1. 前言
为了更好的理解Go语言是如何进行内存分配的，本文先介绍一下内存的相关知识。计算机内存在逻辑上可以分为堆（heap）和栈（stack）两部分。堆是由操作系统分配的内存空间，由程序员自行管理；栈则是编译器自动分配和管理的，用于存放局部变量、函数参数等。
在堆中，由程序员自己使用malloc、new、make等函数来进行内存的分配和释放；而在栈中，内存的分配与释放是由编译器完成的，不需要程序员手动干预。由于栈的分配和释放速度非常快，因此一般建议在函数中使用局部变量时，优先选择在栈中分配内存。
2. Go语言内存分配
2.1 Go语言内存结构
Go语言将内存分为多个不同的部分，每个部分有不同的用途。其中最主要的两个部分是堆（heap）和栈（stack），另外还有的是静态区、常量区等。以下是Go语言内存结构的示意图：
+-------------------------+ <- 0xFFFFFFFFFFFFFFFF (64-bit)
| stack |
+-------------------------+ <- 栈顶
| ... |
+-------------------------+
| stack |
+-------------------------+
| |
| heap |
| |
+-------------------------+ <- 堆顶
| static area |
+-------------------------+
| read-only area |
+-------------------------+
| zero-value area |
+-------------------------+ <- 0x0000000000000000
栈和堆都是内存中的一段区域，栈是向下生长的，也就是说，随着栈帧入栈，栈的地址会变小；堆是向上生长的，随着内存分配和释放，堆的地址会变大。
2.2 Go语言内存分配器
Go语言的内存分配器使用了一个称为mcache的对象来管理内存。每个Go程（goroutine）都有自己的mcache对象，用来缓存内存分配和释放的操作，以减少对全局内存分配器的访问次数，提高程序的运行效率。下面是mcache的数据结构示意图：
+------------+---+
| cachebase |--+|
| | | +-------> empty list
+-----------+ |
| | +-------> non-empty list
+-----------+ |
| | | +-------> span
| | |
| | +-------> span.next
+------------+-- |
| | |
| | |
| | |
| | |
+------------+---+ <- 页
cachebase字段指向一个缓存区域，缓存区中包含了已经被分配给Go程的内存。其中，第一个地址被称为页（page），每个页占用mcache结构体中的64字节空间。页是由span数据结构构成的，每个span包含了一块连续的内存区域，并保存了这块内存区域的相关信息，如内存大小、使用情况等。
当Go程需要分配内存时，会先检查cachebase中是否有可用的内存。如果有，则直接从缓存区中分配内存，并返回相应的指针；如果没有，则需要向全局内存分配器请求一块新的内存区域。内存分配器会查找是否有合适大小的空闲区域，如果有，则返回该内存区地址；如果没有，则重新映射新的虚拟地址，以扩大堆的大小。
2.3 内存池
为了避免频繁地向全局内存分配器请求内存，在内存分配的过程中，Go语言引入了内存池（memory pool）的概念。内存池是一种由预先分配一定数量的内存块而组成的“缓冲池”，在程序启动时被创建，一般不会销毁，用于提高内存分配的效率。
在Go语言中，内存池被应用到了常见的对象内存分配过程中，例如channel、slice等。当程序需要分配这些对象时，会先从内存池中查找是否有可用的内存块，如果有，则直接使用；如果没有，则向全局内存分配器请求一块新的内存区域，并将该内存块加入内存池，以备后续使用。
3. 内存安全
在Go语言中，为了保证内存的安全性，引入了指针的概念。指针（Pointer）是一个变量，它存储了另一个变量的地址。Go语言中使用指针访问内存时，同样需要遵守以下几个规则：
1. 禁止将指针指向没有被分配的内存地址；
2. 禁止使用已经释放的内存；
3. 禁止访问超出边界的内存区域。
Go语言通过强制使用指针和边界检查等措施，来保护程序不被非法访问内存。这些措施可以有效地提高程序的安全性和健壮性。
4. 总结
本文从Go语言角度浅谈了内存分配的相关知识，包括内存的相关结构、内存分配器、内存池以及内存安全等方面的内容。在深入理解这些知识的基础上，可以更好地掌握Go语言的内存管理机制，从而写出更加优化和高效的程序。