超全代码！详解Go中内存分配源码实现导语|本文会从调试汇编入手讲

导语|本文会从调试汇编入手讲解Go的内存分配实现的源码，所以在看的时候不妨自己动手调试，并且文中含有大量高质量的图片帮助理解，耐心看完一定能有所收获。注：本文使用的go源码为15.7 。
一、介绍
Go语言的内存分配器借鉴了TCMalloc的设计实现高速的内存分配，它的核心理念是使用多级缓存将对象根据大小分类，并按照类别实施不同的分配策略。 TCMalloc相关的信息可以看这里：
即如果要分配的对象是个小对象（
如下：对象被分到不同的内存大小组中的链表中。

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如果是个大对象（>32k），那么页堆进行分配。如下：

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虽然go内存分配器最初是基于tcmalloc的，但是现在已经有了很大的不同。所以上面的一些结构会有些许变化，下面会提及。
因为内存分配的源码比较复杂，为了方便大家调试，所以在进行源码分析之前，先看看如何断点汇编进行调试。
1.断点调试汇编
目前Go语言支持GDB、LLDB和Delve几种调试器。只有Delve是专门为Go语言设计开发的调试工具。而且Delve本身也是采用Go语言开发，对Windows平台也提供了一样的支持。本节我们基于Delve简单解释如何调试Go汇编程序。项目地址：https://github.com/go-delve/delve
安装：
首先编写一个test.go的例子：
然后命令行进入包所在目录，然后输入dlvdebug命令进入调试：
然后可以使用break命令在main包的main方法上设置一个断点：
通过breakpoints查看已经设置的所有断点：
通过continue命令让程序运行到下一个断点处：
通过disassemble反汇编命令查看main函数对应的汇编代码：
现在我们可以使用break断点到runtime.newobject函数的调用上：
输入continue跳到断点的位置：
print命令来查看typ的数据：
可以看到这里打印的size是16bytes ，因为我们A结构体里面就一个string类型的field 。
进入到mallocgc方法后，通过args和locals命令查看函数的参数和局部变量：
2.各个对象入口
我们根据汇编可以判断，所有的函数入口都是runtime.mallocgc ，但是下面两个对象需要注意一下：
int64对象
runtime.convT64
这段代码表示如果一个int64类型的值小于256 ，直接使用的是缓存值，那么这个值不会进行内存分配。
string对象
runtime.convTstring
由这段代码显示，如果是创建一个为”“的string对象，那么会直接返回一个固定的地址值，不会进行内存分配。
3.调试用例
大家在调试的时候也可以使用下面的例子来进行调试，因为go里面的对象分配是分为大对象、小对象、微对象的，所以下面准备了三个方法分别对应三种对象的创建时的调试。
二、分析
1.分配器的组件
内存分配是由内存分配器完成，分配器由3种组件构成：runtime.mspan、runtime.mcache、runtime.mcentral、runtime.mheap 。
runtime.mspan
runtime.mspan是内存管理器里面的最小粒度单元，所有的对象都被管理在mspan下。
mspan是一个链表，有上下指针；
npages代表mspan管理的堆页的数量；
freeindex是空闲对象的索引；
nelems代表这个mspan中可以存放多少对象，等于(npages*pageSize)/elemsize；
allocCache用于快速的查找未被使用的内存地址；
elemsize表示一个对象会占用多个bytes ，等于class_to_size[sizeclass] ，需要注意的是sizeclass每次获取的时候会sizeclass方法，将sizeclass>>1；
limit表示span结束的地址值，等于startAddr+npages*pageSize；
实例图如下：

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图中alloc是一个拥有137个元素的mspan数组， mspan数组管理数个page大小的内存，每个page是8k ， page的数量由spanclass规格决定。
runtime.mcache
runtime.mcache是绑在并发模型GPM的P上，在分配微对象和小对象的时候会先去runtime.mcache中获取，每一个处理器都会被分配一个线程缓存runtime.mcache ，因此从runtime.mcache进行分配时无需加锁。
在runtime.mcache中有一个alloc数组，是runtime.mspan的集合， runtime.mspan是Go语言内存管理的基本单元。对于[16B,32KB]的对象会使用这部分span进行内存分配，所以所有在这区间大小的对象都会从alloc这个数组里寻找，下面会分析到。
runtime.mcentral
当runtime.mcache中空间不足的时候，会去runtime.mcentral中申请对应规格的mspan 。获取mspan的时候会从partial列表和full列表中获取，获取的时候会使用无锁的方式获取。