底层CSharp
, , ,
Source
Edit
History

CSharp中的GC

转载请标明出处

Reference

C#垃圾回收机制(GC) - 知乎 (zhihu.com)

C#基础：.NET中GC的运行机制 - .NET开发菜鸟 - 博客园 (cnblogs.com)

浅谈GC

出现契机

原来是手动内存管理和自动内存管理的争端

在C/C++时代,手动内存管理是必要的，忙碌的程序员们会回收他们自己一个又一个不需要再使用的对象。可能是与当时价格昂贵的内存等硬件配置有关。

大略看下来有与Unity中的Addressable资源管理有点类似了

在JAVA语言中就开始了自动的内存管理，为了解放程序员，让程序员更加注重在逻辑编写上。

当然.net紧随其后。

GC的原理

一、Mark-Compact 标记压缩算法

堆中有很多的对象，并且堆中新申请地对象地址在高字节，堆中复杂的引用关系组成了一张复杂的图，于是乎我们需要遍历这张网，遍历到的元素说明被引用了，标记他，而未遍历到的元素在遍历结束后清理他。清理完成之后这个堆是离散的了，内存不连续，我们需要重新将所有对象紧紧的挨在一起，也就是压缩，压缩好之后，就清理出了一大片内存空间。

那么我们如何遍历呢？学过图这个数据结构都会知道广度优先和深度优先遍历算法。这里就不细讲了，但是我们遍历需要一个入口。

这就是roots，可以有很多入口，因为这个图，不一定就是完全连通图，那么这个roots怎么得到呢？

这个没有看到哪里有讲过😓，后面找到再看吧
并且这样遍历、压缩一来，性能消耗就成了大问题

二、 Generational 分代算法

上面提到堆中新申请地对象地址在高字节，这样我们就可以对堆中的内存对象进行一个年龄划分。如图所示：

yiobq

图1 分代算法

并且我们有一下几个假设条件：
1、大量新创建的对象生命周期都比较短，而较老的对象生命周期会更长
2、对部分内存进行回收比基于全部内存的回收操作要快
3、新创建的对象之间关联程度通常较强。heap分配的对象是连续的，关联度较强有利于提高CPU cache的命中率

Heap分为3个代龄区域，相应的GC有3种方式：Gen 0 collections, Gen 1 collections, Gen 2 collections。

如果Gen 0 heap内存达到阀值，则触发0代GC，0代GC后Gen 0中幸存的对象进入Gen1。
如果Gen 1的内存达到阀值，则进行1代GC，1代GC将Gen 0 heap和Gen 1 heap一起进行回收，幸存的对象进入Gen2。
以此类推。

Gen 0和Gen 1比较小，这两个代龄加起来总是保持在16M左右；Gen2的大小由应用程序确定，可能达到几G，因此0代和1代GC的成本非常低，2代GC称为fullGC，通常成本很高。粗略的计算0代和1代GC应当能在几毫秒到几十毫秒之间完成，Gen 2 heap比较大时fullGC可能需要花费几秒时间。大致上来讲.NET应用运行期间2代、1代和0代GC的频率应当大致为1:10:100。

三、Finalization Queue和Freachable Queue

Finalization Queue 保存含有Finalize方法的对象的指针的队列
Freachable Queue 触发里面指针指向的对象的Finalize 方法

这两个队列和.net对象所提供的Finalize方法有关。

引用自C#垃圾回收机制(GC) - 知乎 (zhihu.com)

这两个队列并不用于存储真正的对象，而是存储一组指向对象的指针。当程序中使用了new操作符在Managed Heap上分配空间时，GC会对其进行分析，如果该对象含有Finalize方法则在Finalization Queue中添加一个指向该对象的指针。在GC被启动以后，经过Mark阶段分辨出哪些是垃圾。再在垃圾中搜索，如果发现垃圾中有被Finalization Queue中的指针所指向的对象，则将这个对象从垃圾中分离出来，并将指向它的指针移动到Freachable Queue中。这个过程被称为是对象的复生（Resurrection），本来死去的对象就这样被救活了。为什么要救活它呢？因为这个对象的Finalize方法还没有被执行，所以不能让它死去。Freachable Queue平时不做什么事，但是一旦里面被添加了指针之后，它就会去触发所指对象的Finalize方法执行，之后将这个指针从队列中剔除，这是对象就可以安静的死去了。

ReRegisterForFinalize和SuppressFinalize

ReRegisterForFinalize：请求系统完成对象的Finalize方法
SuppressFinalize： 请求系统不要完成对象的Finalize方法

.net framework的System.GC类提供了控制Finalize的两个方法，ReRegisterForFinalize和SuppressFinalize。前者是请求系统完成对象的Finalize方法，后者是请求系统不要完成对象的Finalize方法。ReRegisterForFinalize方法其实就是将指向对象的指针重新添加到Finalization Queue中。这就出现了一个很有趣的现象，因为在Finalization Queue中的对象可以复生，如果在对象的Finalize方法中调用ReRegisterForFinalize方法，这样就形成了一个在堆上永远不会死去的对象，像凤凰涅槃一样每次死的时候都可以复生。

.NET的GC机制有这样两个问题：

首先，GC并不是能释放所有的资源。它不能自动释放非托管资源。

托管资源：
Net中的所有类型都是（直接或间接）从System.Object类型派生的。
CTS中的类型被分成两大类——引用类型（reference type，又叫托管类型[managed type]），分配在内存堆上，值类型分配在栈上。
值类型在栈里，先进后出，值类型变量的生命有先后顺序，这个确保了值类型变量在推出作用域以前会释放资源。比引用类型更简单和高效。堆栈是从高地址往低地址分配内存。
引用类型分配在托管堆(Managed Heap)上，声明一个变量在栈上保存，当使用new创建对象时，会把对象的地址存储在这个变量里。托管堆相反，从低地址往高地址分配内存，如图

第二，GC并不是实时性的，这将会造成系统性能上的瓶颈和不确定性。

GC并不是实时性的，这会造成系统性能上的瓶颈和不确定性。所以有了IDisposable接口，IDisposable接口定义了Dispose方法，这个方法用来供程序员显式调用以释放非托管资源。使用using 语句可以简化资源管理。

非托管资源：
ApplicationContext,Brush,Component,ComponentDesigner,Container,Context,Cursor,FileStrea,Font,Icon,Image,Matrix,Object,OdbcDataReader,OleDBDataReader,Pen,Regex,Socket,StreamWriter,Timer,Tooltip ,文件句柄,GDI资源,数据库连接等等资源。可能在使用的时候很多都没有注意到！

示例：

当你用Dispose方法释放未托管对象的时候，应该调用GC.SuppressFinalize。如果对象正在终结队列(finalization queue),GC.SuppressFinalize会阻止GC调用Finalize方法。因为Finalize方法的调用会牺牲部分性能。如果你的Dispose方法已经对委托管资源作了清理，就没必要让GC再调用对象的Finalize方法(MSDN)。

GC的时机

  1. 内存压力（Memory Pressure）：当系统中的内存资源变得紧张时，CLR会触发垃圾回收以释放不再使用的内存。这通常发生在系统内存使用量超过一定阈值时。

  2. 分代回收（Generational Collection）：CLR使用分代回收策略来管理对象的生命周期。通常情况下，垃圾回收会更频繁地发生在年轻代（Generation 0）中，而对于长时间存活的对象，则会被提升到更老的代（Generation 1和Generation 2），垃圾回收的频率会相对较低。

  3. 空闲时机（Idle Time）：CLR在系统处于空闲状态时可能会执行垃圾回收操作，以最小化对应用程序的影响。

  4. 显式触发（Explicit Trigger）：开发人员可以通过调用GC.Collect()方法来显式触发垃圾回收，但并不推荐频繁地使用该方法，因为它可能会影响应用程序的性能。

内存泄漏

@.NET程序员，请了解这8种.NET 内存泄露方式！ - 知乎 (zhihu.com)

事件没有取消订阅

非托管类型为Dispose

匿名函数中引用了该类的成员

XLua复杂值类型（struct）gc优化指南

https://blog.csdn.net/yhx956058885/article/details/108871278

对struct的传递默认是引用类型，