.NET CLR GC的知识点汇总

• GC的处理流程

  • GC暂停进程中的所有线程。
  • GC遍历堆中的所有对象，将某个位（这个位包含在对象同步块索引的字段中）设置为0（0表示将被删除）。
  • GC检查所有活动根（根是指引用类型的变量），把活动根指向的对象标记为1，再次该对象引用的其它对象标记为1，依次类推。
  • GC将活动对象进行重新排列，让所有幸存对象在内存中紧挨在一起。
  • 将移动过的幸存对象的根更新固定的偏移量。
  • GC恢复进程中的所有线程。

• GC对活动对象（活动根）的认定：

  • 被任何静态对象或静态字段引用。
  • 应用程序栈中引用类型的变量指向的对象。
    • 应用程序中的本地引用类型变量。
    • 应用程序方法中的引用类型参数。
  • 等待被终结(finalized)的对象。

• GC将活动对象进行重新排列后获得的好处：

  • 减少活动对象的内存地址范围，提升访问活动对象的性能。
  • 让剩余的内存空间变成连续的，便于后续分配给新对象。
  • 解决原生堆（非托管堆）的内存碎片问题。

• GC代的算法的出发点：

  • 对象越新，生存期越短。
  • 对象越老，生存期越长。
  • 回收堆的一部分，速度快于回收整个堆。

• GC关于代的算法流程：

  • 初始化堆，接下来分配的所有对象都是0代。
  • 某个时间点0代超过预算，触发一次GC回收。
  • 幸存下来的对象从0代提升到1代，此时0代不包含任何对象。
  • 对1代对象进行紧凑排列。
  • 在0代为新对象分配内存。
  • 一段时间后再次触发GC对0代进行回收。
  • 0代回收结束后发现0代的剩余空间不够用，此时会触发对1代的内存进行GC操作。
  • 1代中幸存下来的对象会被提升到2代。
  • 对1代对象进行紧凑排列。
  • 某个时间后再次触发GC对0代和1代进行回收。
  • 回收结束后发现0代的剩余空间不够用，此时会触发对2代的内存进行GC操作。
  • 对1代和2代对象进行紧凑排列。
  • 某个时间后GC对0-2代回收完成后，发现1代和2代的剩余空间太多，此时会对0-2代的内存进行重新分配。

• GC触发的时机：

  • 0代超过预算时。
  • 显式调用System.GC.Collect()
  • Windows报告低内存
  • AppDomain正在被卸载
  • CLR正常关闭时

• GC与Finalize（终结）方法

  • Finalize方法用于释放非托管资源的场景。
  • 定义过Finalize方法的对象在分配内存时，会被附加到支持终结的对象列表中。
  • GC在标记对象为可删除时会检查支持终结的对象列表是否存在，如果存在则会移到待终结的对象列表中。
  • 待终结的对象以及它引用的对象在判断为待删除时，这些对象还是会被临时性地提升一个代，让这些对象存活一会来确保终结操作能正常执行。
  • GC利用一个高优先级的线程来检查待终结的对象列表并调用对象的Finalize方法，Finalize方法完成后将对象引用从该列表中删除。
  • 下一轮GC触发时刚被终结的对象以及它引用的对象会被正常回收。

• GC与大对象

  • ≥85KB的对象为大对象。
  • 大对象被分配在独立的堆地址空间中。
  • 大对象总是2代，并且只在2代回收操作时触发回收。
  • 大对象一般不会做紧凑操作。

• 参考资料：
• 《CLR via C# Fourth Edition》    Jeffrey Richter
• Fundamentals of garbage collection
  https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/garbage-collection/fundamentals
• C# Garbage Collection Active Roots
  https://stackoverflow.com/questions/8345075/c-sharp-garbage-collection-active-roots