.NET 中的垃圾收集器

Question

垃圾收集器如何知道对象和变量超出范围，以便它们可以被垃圾收集器收集？

Answer 1

简而言之：每个应用程序都有一组根。根标识存储位置，这些位置引用托管堆上的对象或设置为 null 的对象。

当垃圾收集器开始运行时，它会假设堆中的所有对象都是垃圾。

垃圾收集器开始遍历根并构建从根可到达的所有对象的图。

所有不可达的对象都被删除（内存被释放）

这取自http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/bb985010.aspx - 关于垃圾收集的好文章。对你来说“有趣”的部分是“垃圾收集算法”。这不是一个很长的部分

Answer 2

如果不参考 Raymond Chen 的一系列优秀博文，对 .NET 中的垃圾收集的讨论是不完整的：

• Everybody thinks about garbage collection the wrong way
• When does an object become available for garbage collection?
• Everybody thinks about CLR objects the wrong way (well not everybody)
• When do I need to use GC.KeepAlive?

这是该系列第一篇文章的引述：

当你问别人什么是垃圾回收时，你得到的答案可能类似于“垃圾回收是指操作环境自动回收程序不再使用的内存。它会这样做通过从根开始跟踪内存来识别哪些对象是可访问的。”

这个描述混淆了机制和目标。就像说消防员的工作是“开红色卡车喷水”一样。这是对消防员工作的描述，但它忽略了工作的重点（即扑灭火灾，更一般地说，消防安全）。

以下是他展示的一些有趣的观点：

一个正确编写的程序不能假设终结器会运行。

 

代码块中的对象可以在其调用的函数执行期间有资格被收集。

 

方法的参数可以在方法仍在执行时被收集。

 

一个奇怪的现实类比：垃圾收集器可以在潜水员最后一次触摸你的跳水板时收集它——即使潜水员还在空中！

最简洁的：

不要将 GC 视为跟踪根。将 GC 视为删除您不再使用的东西。

Answer 3

垃圾收集器 (GC) 是 .NET 框架的一部分，由 公共语言运行时 (CLR) 初始化以管理分配和释放应用程序中的内存。

垃圾收集器的类型

垃圾收集器可以在多种场景中工作。 CLR 提供以下类型的垃圾回收：

• 工作站垃圾回收 (GC) 以正常优先级运行 线程，可以是并发的或非并发的，设计用于 客户端应用
• 服务器垃圾收集专为服务器应用程序和 创建一个单独的托管堆和相应的垃圾 每个逻辑 CPU 的收集线程。线程运行在最高 优先使其更快但更占用资源。在 .NET Core 中， .NET Framework 4.5 及更高版本的服务器垃圾回收可以 非并发或后台。在 .NET Framework 4 及更早版本中 版本，服务器垃圾收集是非并发的。

并发垃圾回收 并发垃圾收集允许用户线程在第 2 代垃圾收集的大部分时间运行。只要托管堆中仍有用于新分配的空闲空间，就允许用户线程运行并创建新对象。

非并发垃圾回收 非并发垃圾回收会在整个垃圾回收期间暂停所有非垃圾回收线程，从而在这段时间内有效地暂停应用程序。

后台垃圾回收 后台垃圾回收是并发垃圾回收的替代品。它类似于并发垃圾收集，但允许第 0 代和第 1 代垃圾收集中断正在进行的第 2 代垃圾收集并暂时阻止程序执行。在第 0 代和第 1 代垃圾收集完成后，程序执行和第 2 代垃圾收集都将继续进行。这甚至进一步缩短了程序执行因垃圾回收而暂停的时间。

内存和托管堆 一旦垃圾收集器被公共语言运行时 (CLR) 初始化，它就会分配一段称为托管堆的内存段，该内存段与操作系统中的本地堆相反，用于存储和管理对象。 p>

对于每个托管进程，垃圾收集器使用 Windows VirtualAlloc 函数在托管堆中保留一段内存。 （它使用 Windows VirtualFree 功能将段释放回操作系统）。进程中的所有线程都为同一个堆上的对象分配内存。

需要考虑的重要一点是，每个分配段的大小是特定于实现的，并且随时可能发生变化。

世代

存储在托管堆中的对象根据它们的年龄被组织成几代。垃圾回收主要发生在回收短寿命对象时，这些对象通常只占用堆的一小部分。

• 第 0 代：具有短期对象的最年轻一代（例如。 临时变量或新分配的对象，除非它们很大 对象，在这种情况下，它们会在大对象堆中 第 2 代系列）
• 第 1 代：如果某些第 0 代对象占用的空间是 没有在垃圾收集运行中释放，那么这些对象得到 移至第 1 代并包含短期对象。
• 第 2 代。如果某些第 1 代对象占用的空间是 在下一次垃圾回收运行中没有释放，那么这些对象 移到第 2 代。这一代包含长寿 对象（即服务器应用程序中包含静态的对象 在整个过程中有效的数据）。

当垃圾收集器检测到某一代的存活率很高时，它会增加该代的分配阈值。

垃圾收集器阶段

集合由以下条件之一触发：

• 系统的物理内存不足。这由任一检测到 来自操作系统的内存不足通知或内存不足，如 主持人。

• 托管堆上分配的对象使用的内存 超过可接受的阈值。这个阈值是连续的 在进程运行时进行调整。

• 调用 GC.Collect 方法。在几乎所有情况下，您都没有 调用这个方法，因为垃圾收集器一直在运行。

此时垃圾收集器通过抛出以下阶段：

1. 标记阶段：GC 创建所有活动对象的列表（所有 不在列表中的对象可能会被删除）by
   使用以下信息来确定对象是否是 生活与否：

   • 堆栈根。 即时 (JIT) 编译器和堆栈遍历器提供的堆栈变量。 JIT 优化可以延长或缩短向垃圾收集器报告堆栈变量的代码区域。
   • 垃圾收集句柄。指向托管对象并且可由用户代码或公共语言运行时分配的句柄。
   • 静态数据。应用程序域中可能引用其他对象的静态对象。每个应用程序域都会跟踪其静态对象。

2. 重定位阶段：所有活动对象列表中的所有对象的引用都会在重定位阶段更新，以便它们指向对象将要存放的新位置在压实阶段被重新定位。 压缩阶段：回收死对象占用的空间并压缩幸存对象。压缩阶段将在垃圾收集中幸存下来的对象移向段的较旧端。堆在压缩阶段被压缩，因为死对象占用的空间被释放并且剩余的活动对象被移动。垃圾回收后剩余的所有活动对象都按其原始顺序移向堆内存的旧端

资源

官方文档：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/garbage-collection/fundamentals

Answer 4

请转至http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/bb985010.aspx。 正如它所说的

垃圾收集器检查堆中是否有任何对象不再被应用程序使用。如果存在此类对象，则可以回收这些对象使用的内存。