垃圾回收笔记
1. 为什么会有自动垃圾回收（garbage collection）？
非托管编程时，内存管理是一件很头疼的事情。首先，如果程序员忘记释放不再需要的内存，或者试图使用已被释放的内存，会造成无法预测的后果；其次，正确进行资源管理通常很难而且很枯燥，它会极大分散开发人员的注意力，使之无法专注于真正要解决的问题。
2. 垃圾回收简介
垃圾回收使开发人员得到了解放，程序员不必再考虑内存管理，这一切交给垃圾回收器完成。每次使用new运算符（对应的是 IL的newobj指令）创建对象时，运行库都从托管堆为该对象分配内存。只要托管堆中有地址空间可用，运行库就会继续为对象分配空间。但是，内存不是无限大的。最终，垃圾回收器必须执行回收以释放一些内存。
需要注意的是：值类型、集合类型、String、Attribute、Delegate和Exception所代表的资源无需执行特殊的清理工作。
3. 托管堆的内存分配和NextObjPtr
当进程初始化时，CLR就保留一块连续的地址空间，这个地址空间最初并没有对应的物理存储，这个地址空间就是托管堆。托管堆中维护着一个指针，叫做NextObjPtr，它指向下一个对象在堆中的分配位置。刚开始的时候，NextObjPtr设为保留地址空间的基地址。当IL指令newobj创建对象，CLR会执行以下步骤：
(1) 计算类型（及所有积累性）的字段需要的字节数
(2) 加上对象的开销所需要的字节数
(3) 如果在托管堆中有足够的可用空间，对象会被放入NextObjPtr指针指向的地址处。接着会调用类型的实例构造器并返回对象的内存地址。就在地址返回之前，NextObjPtr指针的值会加上对象占据的字节数，这样会得到一个新值，它指向下一个对象放入托管堆时的地址
4. 垃圾回收算法
垃圾回收器检查托管堆中是否有应用程序不再使用的任何对象。如果有，它们使用的内存就可以回收（否则抛出OutOfMemoryException）。
每个应用程序都包含一组根（root）。每个根都是一个存储位置，其中包含指向引用类型对象的一个指针。该指针要么引用托管堆中的一个对象，要么为null。例如，类型中定义的静态字段被认为是一个根，任何方法参数或局部变量也被认为是一个根。只有引用类型的变量才被认为是根；值类型永远不认为是根。
垃圾回收开始执行时，它假设堆中所有对象都是垃圾。垃圾回收器的第一阶段是所谓的标记（marking）阶段。在这个阶段中，垃圾回收器遍历所有线程栈以检查所有根（由于要遍历所有的线程栈，所以减少线程数可显著提升垃圾回收性能）。如果根应用了一个对象，就会在对象的“同步块索引字段”上开启一位-----对象就是这样“标记”的。
检查好所有的根之后，堆中将包含一组已标记和未标记的对象。已标记的对象是通过应用程序的代码可达的对象，而未标记的对象是不可达的。不可达的对象被认为是垃圾，它们占用的内存可以被回收。现在，垃圾回收器开始第二个阶段，即压缩（compact）阶段。在这个阶段中，垃圾回收器线性遍历堆，以寻找未标记（垃圾）对象的连续内存块。如果内存块比较小，垃圾回收器会忽略它们。但是，如果发现大的、可用的连续内存块，垃圾回收器会把非垃圾的对象移动到这里以压缩。很自然，移动内存中的对象之后，包含“指向这些对象的指针”的变量和cpu寄存器现在变得无效。所以，垃圾回收器必须重新访问应用程序的所有根，并修改它们来指向对象的新的内存位置。
5. 垃圾回收与调试
6. 使用终结（Finalize）操作来释放本地资源
终结（finalization）是CLR提供的一种机制，允许对象在垃圾回收器回收其内存之前执行一些得体的清理工作。可以这样理解：实现了Finalize方法的任何类型实际上是在说，它的所有对象都希望在“被处决前吃上最后一餐”。
C#编译器会将终结器变异成一个名为Finalize的protected override方法，并且（从IL中可以看出）终结器的方法主体的代码被放到一个try块中，finally块则放入了一个对base.Finalize的调用。
.method family hidebysig virtual instance void Finalize() cil managed
{
.maxstack 1
L_0000: nop
L_0001: ldstr "Finalize"
L_0006: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
L_000b: nop
L_000c: nop
L_000d: leave.s L_0017
L_000f: ldarg.0
L_0010: call instance void [mscorlib]System.Object::Finalize()
L_0015: nop
L_0016: endfinally
L_0017: nop
L_0018: ret
.try L_0000 to L_000f finally handler L_000f to L_0017
}
7. Finalize什么时候会被调用
第0代满时；代码显示调用System.GC的静态方法Collect；Windows报告内存不足；CLR卸载AppDomain；CLR关闭。CLR使用一个特殊的、专用的县城来调用Finalize方法。
8. 终结操作揭秘
应用程序创建一个新对象时，new操作符会从堆中分配内存。如果对象的类型你给定义了Finalize方法，那么在该类型的实例构造器被调用之前，会将指向该对象的一个指针放到一个终结列表（finalization list）中。当垃圾回收开始时，如果对象被判定为垃圾（并且定义了终结方法），那么在终结列表里的指针会被移除，并追加到freachable队列中，追加到这个队列中的对象不再被视为垃圾，他获得了重生。之后，追加到freachable中的指针会从freachable队列中移除，并调用Finalize方法。垃圾回收器下一次被调用时，这些已终结的对象成为真正的垃圾。（死亡→重生→死亡）
9. Dispose模式：强制对象清理资源
Finalize可以确保资源、内存被释放，但是，它的调用时间是不能保证的。另外，由于它不是公共方法，所以类的用户不能显示调用它。
只要实现IDisposable接口的类型都可以使用using语句。编译器会自动生成一个try/finally块，会在finally中调用IDisposable的Dispose方法
10. 代
代（generation）是CLR垃圾回收器采用的一种机制，它唯一的目的就是提升应用程序的性能。刚添加到托管堆的对象称为0代，垃圾回收器从未检查过他们。当垃圾回收器回收0代对象之后，存活下来的对象会升至第1代对象，只有当0代容量超过预算，并且1代占据了太多的内存的时，垃圾回收器才有可能检查并回收1代（和0代）对象。1代中存活下来的对象会升至第2代。注意CLR的托管堆最多只有2代，每一代中的预算容量根据不同的情况会有所变化。
