垃圾回收原理

垃圾回收原理

• 基本概念：垃圾回收（Garbage Collection，GC）是一种自动内存管理机制，旨在识别和回收不再被程序使用的内存空间，以便这些空间能被重新利用。
• 工作原理
  • 对象引用计数：一些早期的垃圾回收算法会为每个对象维护一个引用计数，记录有多少个变量或对象引用了它。当一个对象的引用计数变为 0 时，就意味着没有任何变量或对象指向它，该对象就可以被视为垃圾，等待回收。
  • 标记 - 清除算法：现代的垃圾回收算法多采用标记 - 清除的策略。垃圾回收器会从根对象（如全局变量、静态变量、当前执行方法的局部变量等）开始，递归地标记所有可以从根对象访问到的对象。标记完成后，未被标记的对象就是不可达的垃圾对象，垃圾回收器会遍历整个内存空间，清除这些垃圾对象所占用的内存。
  • 分代回收：为了提高垃圾回收的效率，.NET 的垃圾回收器采用了分代的概念。将对象分为 0 代、1 代和 2 代。新创建的对象通常放在 0 代，随着垃圾回收的进行，未被回收的对象会被提升到更高的代。因为一般来说，新对象的生命周期较短，而老对象更有可能长期存活。所以对不同代的对象采用不同的回收频率和算法，可以提高整体的回收效率。

C# 开发中导致内存泄露的情况

• 未正确释放非托管资源：在 C# 中，使用非托管资源（如文件句柄、网络连接、数据库连接等）时，如果没有正确地释放这些资源，就会导致内存泄露。比如，使用FileStream打开一个文件后，如果没有调用Close或Dispose方法关闭文件流，那么这个文件句柄就会一直被占用，直到进程结束。
• 事件注册导致的内存泄露：当一个对象 A 注册了对象 B 的某个事件，而对象 B 又持有对对象 A 的引用时，就可能导致循环引用。如果这种循环引用中的对象不再被其他地方使用，但因为相互引用而无法被垃圾回收器回收，就会造成内存泄露。
• 静态集合类导致的内存泄露：使用静态的集合类（如List<T>、Dictionary<TKey, TValue>等）来存储大量对象时，如果这些对象在不再需要使用后没有从集合中移除，那么这些对象将一直被集合引用，无法被垃圾回收。
• 本地窗口句柄未释放：在进行一些与 Windows API 交互的操作时，可能会创建本地窗口句柄。如果在使用完这些句柄后没有正确地释放，就会导致内存泄露。因为这些本地资源不受 CLR 的直接管理，需要开发者手动进行释放。
• 线程相关的内存泄露：如果在一个线程中创建了大量的对象，并且这些对象在该线程执行完毕后没有被正确清理，就可能导致内存泄露。另外，如果线程持有对外部对象的强引用，而外部对象又引用了其他可能产生循环引用的对象，也可能导致内存泄露。