net 解密--深入理解.net垃圾收集机制

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1、.NET解密--深入理解.NET垃圾收集机制作者:缘清(aicken)  来源:博客园  发布时间:2010-01-1410:38  阅读:435次  原文链接  全屏阅读　[收藏]  　　前言：　　组成.Net平台一个很重要的部分----垃圾收集器(GarbageCollection)，今天我们就来讲讲它。想想看没有GC，.Net还能称之为一个平台吗？各种语言虽然都被编译成MSIL，但是运行时的资源回收工作却“各自为战”，这样不但增加了编程难度，也会使内存管理工作变得复杂无比(不同语言处理内存的微小差异，将在回收资源时被放大)，更也不利于

2、平台移植。　　这篇文章将全面的为大家介绍.Net垃圾收集的运行方式、算法，以及与垃圾收集相关的关键方法。　　说到垃圾收集机制，很少有人知道，垃圾收集并不是伴随Java出现的，早在1958年，图林奖得主John发明的Lisp语言就已经提供了GC的功能，这是GC的第一次出现，是思想的一次闪光！而后，1984年DaveUngar发明的Smalltalk语言第一次正式采用了GC机制。　　.Net的垃圾回收机制是个很大的话题，如果你没接触过类似C++那样的语言，就很难理解GC是一个多么重要、令人兴奋的东西：　　1.提高软件系统的内聚。　　2.降低编程

3、复杂度，使程序员不必分散精力去处理析构。　　3.不妨碍设计师进行系统抽象。　　4.减少由于内存运用不当产生的Bug。　　正文：　　本文将通过“GC的算法与工作方式”、“GC关键方法解析”两节来讲述.Net垃圾收集机制。　　第一节.GC的算法与工作方式　　1.算法　　垃圾收集器的本质,就是跟踪所有被引用到的对象，整理对象不再被引用的对象，回收相应的内存。　　这听起来类似于一种叫做“引用计数(ReferenceCounting)”的算法，然而这种算法需要遍历所有对象，并维护它们的引用情况，所以效率较低些，并且在出现“环引用”时很容易造成内存泄露

4、。所以.Net中采用了一种叫做“标记与清除(MarkSweep)”算法来完成上述任务。　　“标记与清除”算法，顾名思义，这种算法有两个本领：　　“标记”本领——垃圾的识别：从应用程序的root出发，利用相互引用关系，遍历其在Heap上动态分配的所有对象，没有被引用的对象不被标记，即成为垃圾；存活的对象被标记，即维护成了一张“根-对象可达图”。　　其实，CLR会把对象关系看做“树图”，无疑，了解数据结构的同学都知道，有了“树图”的概念，会加快遍历对象的速度。　　检测、标记对象引用，是一件很有意思的事情，有很多方法可以做到，但是只有一种是效率最

5、优的，.Net中是利用栈来完成的，在不断的入栈与出栈中完成检测：先在树图中选择一个需要检测的对象，将该对象的所有引用压栈，如此反复直到栈变空为止。栈变空意味着已经遍历了这个局部根(或者说是树图中的节点)能够到达的所有对象。树图节点范围包括局部变量(实际上局部变量会很快被回收，因为它的作用域很明显、很好控制)、寄存器、静态变量，这些元素都要重复这个操作。一旦完成，便逐个对象地检查内存，没有标记的对象变成了垃圾。　　“清除”本领——回收内存：启用Compact算法，对内存中存活的对象进行移动，修改它们的指针，使之在内存中连续，这样空闲的内存也就

6、连续了，这就解决了内存碎片问题，当再次为新对象分配内存时，CLR不必在充满碎片的内存中寻找适合新对象的内存空间，所以分配速度会大大提高。但是大对象（largeobjectheap）除外，GC不会移动一个内存中巨无霸，因为它知道现在的CPU不便宜。通常，大对象具有很长的生存期，当一个大对象在.NET托管堆中产生时，它被分配在堆的一个特殊部分中，移动大对象所带来的开销超过了整理这部分堆所能提高的性能。　　Compact算法除了会提高再次分配内存的速度，如果新分配的对象在堆中位置很紧凑的话，高速缓存的性能将会得到提高，因为一起分配的对象经常被一起

7、使用(程序的局部性原理)，所以为程序提供一段连续空白的内存空间是很重要的。　　2.代龄(Generation)　　代龄就是对Heap中的对象按照存在时间长短进行分代，最短的分在第0代，最长的分在第2代，第2代中的对象往往是比较大的。Generation的层级与FrameWork版本有关，可以通过调用GC.MaxGeneration得知。　　通常，GC会优先收集那些最近分配的对象(第0代)，这与操作系统经典内存换页算法“最近最少使用”算法如出一辙。但是，这并不代表GC只收集最近分配的对象，通常，.NetGC将堆空间按对象的生存期长短分成3代：

8、新分配的对象在第0代(0代空间最大长度通常为256K)，按地址顺序分配，它们通常是一些局部变量；第1代(1代空间最大长度通常为2MB)是经过0代垃圾收集后仍然驻留在内存中的对象，