C#内存管理与垃圾回收

垃圾回收分两步：1：标记；2：压缩

1：标记。在垃圾回收开始的时候，垃圾回收器视托管堆中的所有对象都为垃圾，即线程栈上没有指针指向托管堆。这样的估计是因为一个对象被视为垃圾就是它没有被引用，当垃圾回收开始的时候，垃圾回收器会沿着线程栈线性扫描，当线程栈上的一个变量引用了托管堆中的对象时，垃圾回收器就会将这个对象标记，即修改该对象同步块索引中的一个特定的位，同步块索引就是一个bit数组，每一个元素都有它特定的作用，上面就列出了我所知道的三个功能。被标记的对象也可能引用其他的对象，而被引用的对象同样会被标记，垃圾回收器是用递归的方式将这些对象一一标记的，一个对象可能会被多个对象引用，当垃圾回收器发现某个对象被标记时就会退出递归，因为再往下递归完全是多余，而且还可能出现死循环。

垃圾回收器就这样线性的扫描线程栈，递归的扫描托管堆，最后将托管堆中所有被引用的对象标记，而没有被标记的对象就是垃圾，等着被回收。

 

2：压缩。当垃圾被回收之后，就会出现磁盘碎片，那么就要对托管堆进行整理，即压缩。将没有被回收的对象放在一起，靠近托管堆开始的位置，将剩余的内存腾出空间来以便存放新的对象。由于压缩很多对象就会移动位置，而引用他们的指针都会变得无效，所以托管堆要修改所有指针的指向，以保证不会因为垃圾回收而让对象变得不可到达，指针变得无效。

压缩完了之后，又腾出了空间，又可以分配新的对象，当第0代满了之后又进行垃圾回收，垃圾回收就这样一直进行着，直到回收了3代还是没有内存可以分配，那就是弹尽粮绝的时候了，CLR会告诉你OutOfMemoryException。CLR的内存被的程序吃光了。更多关于代的信息，可以看我的这篇博客。在第0代满的时候就会进行垃圾回收，第0代回收完之后还是没有足够的内存存放当前对象就回收第1代，如果还是不够就回收第2代，够就不回收下一代，垃圾回收还可以用代码控制GC.Collect()。

 

垃圾回收--代 代是CLR垃圾回收器采用的一种机制，他唯一的目的就是提升应用程序的性能，采用代的垃圾回收器做到了一下几点：

1：对象越新，生存周期越短，跟栈的原理很像，先进后出，先定义的局部变量，在栈中停留的时间相对长一点。

2：对象越老，生存周期越长，后面解释。

3：回收堆的一部分，速度快于回收整个堆，那是肯定的，就是为了实现只回收一部分内存中的数据，才产生了代的概念，大多数时间只回收第0代。

 

第0代：托管堆在初始化的时候不包含任何对象，新分配在堆上的对象被称为第0代，垃圾回收器从没有检查过他，CLR在初始化的

时候，会为第0代预算了一个容量，假设为256KB，容量一般为128KB的整数倍，这跟CPU的L2缓存容量有关，CPU的L2缓存容量经

历了128KB，256KB，512KB，1M......,就是为了让第0代中的数据能全部装入CPU的L2缓存中，这样处理数据会更快。

 

第1代：如果在分配一个新对象时，使第0代中的数据超过其预算容量，就会发生垃圾回收，不能到达的数据就会被回收，不能到

达就是没有被任何对象引用，有被引用当然就不会被回收，没有被回收的数据，被称为第1代，第一代的容量比第0代的大，假设

为2M，经过一次垃圾回收后第0代不包含任何数据。只要第1代没有就不会回收。

新产生的对象永远被分配在第0代中，第0代中的数据满了，就发生垃圾回收，将没有被回收的对象压缩至第1代，数据压缩相当耗

性能，就是把数据从内存在的A出复制到内存的B处，只要第1代中的数据没有满，垃圾回收器就只会回收第0代中的数据，这就是

部分回收，当第1代中的数据满了，垃圾回收器就会同时回收第0代和第1代，第0代没有被回收的数据就会被压缩到第1代中，直至

第1代也满。

 

第2代：当第1代中的数据满了，就会回收第1代，没有被回收的数据就被称为第2代，第2代的容量大于第1代，托管堆只支持3代

，第0代，第1代，第2代。

 

CLR假设新生成的对象生存周期较短，所以每次回收第0代都能回收大量内存，所以CLR总是针对第0代疯狂的回收，这样效率高吗

？哈哈哈！这样可能导致第0代被回收了很多次，第1代一次也没有被回收，当然第1代中大垃圾也就没有被回收，CLR假设活得比

较久的对象能继续活下去，这就是对象越老，生存周期越长。

 

托管堆只实现部分回收，即回收第0代，由于第0代的容量较小，所以每次垃圾回收的速度较快，当然也会因为第0代容量较小，发

生垃圾回收的频率会高一些，为了得到更好的垃圾回收性能，所以第0代的容量是动态的，如果每次执行垃圾回收，所有的垃圾都

被回收了，那么托管预算第0代的容量就会减少，这样可以加快垃圾回收的速度，如果每次执行垃圾回收，都有大量的垃圾没有被

回收，从第0代变成第1代，托管堆就会将第0代的预算容量变大，这样可以减少数据的转移。数据的转移就相当于整理内存碎片，

对程序的性能，影响还是蛮大的。

 

只回收第0代的还有一个好处就是，如果第0代中的数据引用了第1代中的数据，第1代中的数据不用被检查，第1代中被引用的对象

内部结构，垃圾回收器也不会管，回收更快啊，当然第1代中的数据也可能引用第0代中的数据，若第1代中的对象引用了第0代中

的对象，第1代中的对象就会被标记，只有重上一次垃圾回收到下一次垃圾回收被标记的对象才会被检查，当然要检查第1代中的

数据啊，你不检查第1代中的数据，你怎么知道第0代中的数据不可到达，没有被引用呢，第1代中，只有被标记的对象才会被检查

，这样同样能提高垃圾回收的性能。总之，微软设计的这个垃圾回收器处处在提高你的程序性能，他是这么说的，你感觉到了吗？

 

如果回收3代还是没有内存可分配，就抛出一个OutOfMemoryException异常，告诉你没有内存可分配了，以前在开发一个项目中

就偶尔抛出这个异常，当时我们都不知道怎么回事，原因就是我们构造一个大的Json对象，用的是string+string，导致内存被

吃光了，要是当时知道用StringBuilder，性能将会大大的提高，也不至于OutOfMemoryException异常啊