.NET中的垃圾回收简介

在.NET开发中，垃圾回收是一个自动管理内存释放的机制，它帮助开发者从繁琐的内存管理中解放出来。大多数开发者对此有所了解，但深入理解其工作原理对于优化应用程序性能至关重要。

什么是垃圾回收？

垃圾回收是.NET框架中一个自动释放不再需要的对象所占用内存的过程。每当在.NET中实例化一个对象时，就会为其分配内存。当对象不再被应用程序需要时，通过释放其内存，这块内存就可以被应用程序再次利用。如果内存没有被释放，应用程序最终会耗尽内存并停止工作。

垃圾回收的必要性

垃圾回收并非内存释放的唯一方法。在某些语言中，如C和C++，程序员需要自己跟踪哪些对象不再需要，并显式地释放内存。但在.NET中，垃圾回收器自动管理这一过程，使得开发者可以更专注于业务逻辑的实现。

垃圾回收的工作原理

在.NET的公共语言运行时（CLR）中，存在一个垃圾回收器，它负责管理垃圾回收。它通过定期执行垃圾回收来实现这一点。每次执行垃圾回收时，垃圾回收器会检查应用程序的托管堆内存，并释放不再需要的内存，即被“死亡对象”占用的内存。

如何判断对象是否“死亡”

如果代码无法访问某个对象，则该对象被认为是“死亡”的。一个明显的例子是方法内部的局部变量。一旦方法返回，代码就无法再访问该变量，因此它就成为了“死亡”对象。

垃圾回收的触发条件

垃圾回收可以通过以下三种方式触发：

• 系统物理内存不足时，可能会触发垃圾回收。
• 定义了一个阈值，表示托管堆上可由已分配对象使用的内存的可接受水平。如果超过这个阈值，就会触发垃圾回收。
• 通过调用GC.Collect方法显式触发垃圾回收。通常只有在非常罕见的情况下才需要这样做。

垃圾回收的选择性

每次垃圾回收被触发时，它会暂停所有其他线程的执行，直到回收完成。因此，垃圾回收器在查找和释放死亡对象时会尽量高效。它通过将对象分类为不同的“代”来实现选择性回收。

代际分类

托管堆上的对象被分为三个“代”：0代、1代和2代。对象的代数表示其“年龄”，即自创建以来的时间长度。通常，0代用于较新的、生命周期较短的对象，1代用于中等年龄的对象，2代用于较老的对象。

垃圾回收的执行

当垃圾回收发生时，它会针对特定的代进行，并释放该代及所有更年轻代的死亡对象。只有当执行2代垃圾回收时，托管堆上的所有死亡对象才会被释放。

对象的生命周期

垃圾回收通常针对0代进行，即针对短生命周期的对象。这是基于合理的假设：最近分配的对象最有可能是死亡的。如果一个对象在垃圾回收后仍然存活，它会被“提升”到下一代。如果在垃圾回收时0代对象仍然存活，它将被提升到1代。这里的假设是，如果它在这次回收后仍然存活，那么在下一次回收后它很可能仍然存活，因此会将其从“最高优先级”的0代回收中移出。

新对象的分配

当新对象被分配时，它会进入0代，但有一个例外：大于85,000字节的大对象直接进入2代。这个决定基于假设：大对象更有可能是长生命周期的。

垃圾回收器的假设

正如所看到的，垃圾回收器对应用程序做了一些假设，以帮助它决定如何行为。只有当这些假设对应用程序不适用时，才需要考虑操纵它的可能性。例如，可以配置垃圾回收器的“侵入性”（触发频率），或显式地触发特定代的回收。