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C#.NET GC.Collect垃圾回收机制详解

作者:作者不详发布日期:2020/04/09 15:51:20

C#.NET GC.Collect垃圾回收机制详解

什么是GC?

GC如其名，就是垃圾收集，当然这里仅就内存而言。Garbage Collector（垃圾收集器，在不至于混淆的情况下也成为GC）以应用程序的root为基础，遍历应用程序在Heap上动态分配的所有对象[2]，通过识别它们是否被引用来确定哪些对象是已经死亡的、哪些仍需要被使用。已经不再被应用程序的root或者别的对象所引用的对象就是已经死亡的对象，即所谓的垃圾，需要被回收。这就是GC工作的原理。

GC的必要性

1)、应用程序对资源操作，通常简单分为以下几个步骤：

为对应的资源分配内存 → 初始化内存 → 使用资源 → 清理资源 → 释放内存

2)、应用程序对资源（内存使用）管理的方式，常见的一般有如下几种：

　　[1] 手动管理：C,C++,Pascal

　　[2] 计数管理：COM,Pascal

　　[3] 自动管理：.NET,Java

3)、但是，手动管理和计数管理的复杂性很容易产生以下典型问题：

　　[1] 程序员忘记去释放内存

　　[2] 应用程序访问已经释放的内存

　　产生的后果很严重，常见的如内存泄露、数据内容乱码，而且大部分时候，程序的行为会变得怪异而不可预测，还有Access Violation等。这个情况在C++、Pascal语言非常常见。

　　.NET、Java等给出的解决方案，就是通过自动垃圾回收机制GC进行内存管理。这样，问题1自然得到解决，问题2也没有存在的基础。

4)、法自动化的内存管理方式极容易产生bug，影响系统稳定性。

什么是代(Generation)？

代（Generation)引入的原因主要是为了提高性能（Performance)，以避免收集整个堆（Heap）。

一个基于代的垃圾回收器做出了如下几点假设：

　　1、对象越新，生存期越短；

　　2、对象越老，生存期越长；

　　3、回收堆的一部分，速度快于回收整个堆。

.NET的垃圾收集器将对象分为三代（Generation0,Generation1,Generation2），不同的代里面的内容如下：

　　1、G0 小对象(Size<85000Byte)：新分配的小于85000字节的对象。

　　2、G1:在GC中幸存下来的G0对象。

　　3、G2:大对象(Size>=85000Byte);在GC中幸存下来的G1对象。

C# Code:

object o = new Byte[85000]; //large object
Console.WriteLine(GC.GetGeneration(o)); //output is 2,not 0

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这里必须知道，CLR要求所有的资源都从托管堆（managed heap）分配，CLR会管理两种类型的堆，小对象堆（small object heap，SOH）和大对象堆（large object heap，LOH），其中所有大于85000byte的内存分配都会在LOH上进行。

代收集规则：当一个代N被收集以后，在这个代里的幸存下来的对象会被标记为N+1代的对象。GC对不同代的对象执行不同的检查策略以优化性能。每个GC周期都会检查第0代对象。大约1/10的GC周期检查第0代和第1代对象。大约1/100的GC周期检查所有的对象。

代是指托管内存中不同的区域，对象越老位于的代越靠后，比如：第一次垃圾回收后某个对象未被回收，它可能就会从0代移动到1代，以此类推。

何谓垃圾？

垃圾就是只没有任何对象再和他有引用关系，专业点说就是从这个对象开始找其引用，一直找，如果找到它正在引用一个根，那么这个就是不是垃圾，如果找不到根则这个对象就是垃圾。

什么是根(Root)？

根就是指一个存储位置，包含指向某个引用类型的指针。比如静态变量，全局变量就是根，当前寄存器里面的对象就是根，还有当前调用栈上的参数，局部变量都是根。

另外，垃圾回收开始的时候当前所有线程都将被挂起，开始收集托管堆上的垃圾，收集完了还要压缩内存，然后等待垃圾回收结束以后再恢复这些线程，从这个角度来说，还是少调用垃圾回收，但是不是不能调，要视情况而定。

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。

在应用程序中，只要某对象变得不可达，也就是没有根（root）引用该对象，这个对象就会成为垃圾回收器的目标。

用一句简洁的英文描述就是:

GC roots are not objects in themselves but are instead references to objects. Any object referenced by a GC root will automatically survive the next garbage collection.

.NET中可以当作GC Root的对象有如下几种：

　　1、全局变量

　　2、静态变量

　　3、栈上的所有局部变量(JIT)

　　4、栈上传入的参数变量

　　5、寄存器中的变量

注意，只有引用类型的变量才被认为是根，值类型的变量永远不被认为是根。因为值类型存储在堆栈中，而引用类型存储在托管堆上。

什么时候发生GC

　　1、当应用程序分配新的对象，GC的代的预算大小已经达到阈值，比如GC的第0代已满；

　　2、代码主动显式调用System.GC.Collect()；

　　3、其他特殊情况，比如，windows报告内存不足、CLR卸载AppDomain、CLR关闭，甚至某些极端情况下系统参数设置改变也可能导致GC回收。

GC.Collect()的一般用法如下面源码如示:

C# Code:

dpFormulaList.Clear();
dpFormulaList = null;

inputs.Clear();
inputs = null;

GC.Collect();

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C# Code:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;

namespace TestDOME
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
using(Demo de2 = new Demo())
{
de2.dt();
}
Demo de3 = new Demo();
de3.Dispose();

Demo1 d1 = new Demo1();
d1 = null;//设置为空时才可以手动释放
GC.Collect();
}
}

public class Demo : IDisposable//继承接口
{
public void dt()
{

}
~Demo()
{
Dispose(false);
}

#region IDisposable Members

public void Dispose()
{
Dispose(true);
GC.SuppressFinalize(true);
}
private bool _disposed = false;//资源释放标志
protected virtual void Dispose(bool disposeManageResourse)
{
if (!_disposed)
{
if (disposeManageResourse)
{
//释放托管资源
MessageBox.Show("回收资源1");
}
_disposed = true;
}
}

#endregion
}

public class Demo1
{
~Demo1()
{
MessageBox.Show("回收资源d1");
}
}
}

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