C#垃圾回收和托管堆

每次使用一种资源，都必须要为这种资源类型分配内存

资源的生命周期

1. 调用IL指令newobj，为生成的类型分配内存（一般使用c#new 操作符完成）

2. 初始化内存，设置内存状态并使资源可用，类型的构造器负责设置初始状态

3. 访问类型的成员来使用资源

4. 摧毁资源状态以进行清理

5. 释放内存。垃圾回收独自负责这一步

C#的new操作符会导致CLR执行以下步骤

1. 计算类型字段所需的字节数，加上对象开销所需的字节数

2. 检查区域中是否有可以分配这个对象所需的字节数，如果空间足够，就放入对象，当空间不足时，CLR就会执行垃圾回收

垃圾回收算法（CLR使用的是引用跟踪算法）

1. 引用计数

• 当一对象被另一个对象引用时或不再被引用时，引用计数就会相应的增加或减少

• 使用引用计数算法只需要遍历所有引用类型变量，当引用计数为0时就表示没有任何对象引用该对象，可以进行回收

• 引用计数最大的问题就是无法处理循环引用，比如2个或多个对象互相引用，但这些对象都不再被外部使用，这时这2个对象的引用计数都不会变为0，因此也无法被回收

2. 引用跟踪

• 引用跟踪算法只关心引用类型的变量，所有引用类型的变量都被称为根

• 当进行垃圾回收时，CLR会检查所有根，如果一个根包含null则忽略，并检查下个根

• 如果不为null，则这个对象就会被标记，并且递归检查这个对象的所有引用，如果这些引用不为空则也会被标记

• 在标记过程中如果在标记某个对象时发现它已经被标记，那么会使用循环引用检测算法检测这个对象是不是循环引用

• 检查一遍后，被标记的对象就是可达对象，没有被标记的对象和被定义为循环引用的对象就是不可达对象，不可达对象就可以进行回收

代

• 托管堆会被分成3个部分，分别称为0代，1代，2代

• 当新对象生成时，对象会被分配到0代内存中

• 如果一个新的对象分配后，造成0代超预算，那么就会触发垃圾回收

• 在垃圾回收后，0代内存中存活的对象会被转移到1代内存中

• 在不断的内存迁移中，1代内存也会慢慢扩大，所以当1代内存容量达到预算时，垃圾收集器就会回收0代和1代中的对象

• 在垃圾回收后，1代内存中存活的对象会被转移到2代内存中

• 当2代内存也达到预算时，CLR就会触发所有区域的垃圾回收

• 当3个区域都被占满时，应用就停止响应了

将托管堆分区的好处

• 垃圾回收时，回收一部分，速度快于回收整个堆

• 存活时间长的对象大概率是不需要回收的，在每次回收时将幸存的对象向后迁移到后面的内存区域，这样就可以保证，前几个内存区域储存的对象都是新对象，进行垃圾回收时找到垃圾的几率也更高

• 3个内存区域并不是平均分配的，而是动态调节的

• 如果在回收0代内存后存活下来的对象很少，这时就会减小0代内存的预算，空间小意味着垃圾回收会更频繁，但每次回收做的事也少了

• 如果回收0代内存后发现还有很多对象存活，这时就会扩大0带内存的预算，这样垃圾回收的次数将减少，但每次回收时，回收的内存也越多

• 在其它2个内存区域也会使用类似的算法控制预算

垃圾回收触发条件

• 创建对象时，发现空间不够

• 当任何一个内存域的内存超出预算时

• 代码显式调用GC.Collect方法，这样会触发所有托管堆的垃圾回收，，并且垃圾回收是自动触发的，一般不需要显示调用

• 系统报告可用内存低时