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第二十一章 托管堆和垃圾回收
- 内存分配过程 CLR维护一个“下一次分配指针”(NextObjPtr),指向当前托管堆中第一个可用的内存地址
- 计算类型所需的字节数,加上对象开销(类型对象指针、同步块索引)所需字节数,检查空间是否足够
- 如果空间足够,更新指针到分配的对象末尾
- 如果空间不足,触发垃圾回收释放未使用内存
- 垃圾回收算法
- 把引用类型变量称为根
- 标记:暂停所有线程,遍历堆中所有对象,在同步块索引上标记为应该删除(不可达);如果任何根引用了堆上的对象,则标记为可达
- 压缩:移动幸存的对象,使它们占用连续的空间(类似碎片整理),同时更新被移动对象的地址
- 移动NextObjPtr,指向最后一个幸存对象之后的位置
- 如果回收不了内存,说明内存已耗尽,抛出异常
- 静态字段引用的对象一直存在,可能会使其引用的对象一直存活,造成内存泄漏
- 分代回收算法(原理:新分配的对象生存周期短,老对象生存周期长)
- 新创建的对象称为第0代对象,CLR初始化时为第0代选择一个预算容量,当容量不足时触发垃圾回收,幸存的对象就是第1代
- 如果根或对象引用了老一代的某个对象,那么可以忽略老对象内部的所有引用;如果老对象引用了新对象,设置了其他机制标记
- 如果第1代也用完预算,则变为第2代,同时第0代变为第1代;最高就是第2代,没有第3代
- 预算大小是CLR根据每次回收垃圾的多少来动态决定的(启发式算法)
- 如果第0代所有对象都是垃圾,可以通过将NextObjPtr移到起始处直接完成垃圾回收
- 垃圾回收触发条件
- 代码显式调用Collect方法回收(不推荐)
- windows报告内存低
- CLR卸载AppDomain 执行所有代的回收
- CLR关闭 进程终止,由windows回收进程全部内存
- 大对象 大于85KB的大对象专门分配在大对象堆,GC不会压缩大对象,大对象总是第2代
- 垃圾回收模式
- 工作站模式:针对单用户环境优化,单线程垃圾回收,低延迟优先
- 服务器模式:针对多用户优化,多线程垃圾回收,堆空间更大,暂停时间较长
- 应尽量避免使用Finalize:这个方法在GC结束后调用,由于该方法中可能使用到对象的字段,导致对象在回收时延长了存活时间;Finalize方法的执行时间和顺序是不可控制的;Finalize方法在专用的线程上执行,一旦阻塞则无法调用其他Finalize方法造成内存一直泄露
- 封装本机资源时推荐从SafeHandle类派生,以保证本机资源在垃圾回收时释放
- IDisposable接口
- 如果类定义的一个字段实现了dispose模式,那么类本身也应该实现dispose模式
- 对象被显式dispose后,对象本身依然存在
- using语句初始化对象,编译器会自动生成try-finally块,并在finally中调用Dispose方法
- StreamWriter包装了一个Stream(FileStream或MemoryStream),如果没有显式调用Dispose,会造成缓冲区丢失(StreamWriter不支持终结,就算支持,如果Stream先终结,StreamWriter也无法正确终结)
- 本机资源可能占用大量内存,而占用很小的托管内存,为使GC能正确感知内存压力,及时执行垃圾回收,可以使用AddMemoryPressure、RemoveMemoryPressure来修正
- Finalize的原理:维护一个终结列表和F-Reachable队列,当对象的实例构造器被调用前,如果定义了Finalize方法,则加入终结列表;被当可终结对象被回收时,离开终结列表进入freachable 队列(此时对象又有引用了(被这个队列引用),不再是垃圾),然后由专用线程调用队列中对象的Finalize方法;调用完成后,对象可能被提升到较老的一代,然后等待下次被回收(此时已经不在终结列表中了,这次会被正常回收)。
- GCHandle类提供了对托管对象的直接控制,避免垃圾回收器意外回收对象
-
标志位GCHanleType定义
- Weak,弱引用,此类型的句柄不会阻止垃圾回收器回收对象。如果对象被垃圾回收,句柄会指向 null,回收后不可访问,无法恢复
- WeakTrackResurrection,弱引用,但Finalize调用后仍然可达,在终结器完成之前句柄仍有效
- Normal,普通句柄,对象在使用该类型的句柄时不会被垃圾回收,必须手动释放句柄
- Pinned,固定句柄,对象固定在内存中,垃圾回收器不能移动它
-
弱引用:当对象只通过弱引用被引用时,垃圾回收器会认为该对象是不可达的,从而可以对其进行回收
-
用GCHandle创建一个对象的弱引用(Weak),当GCHandle.Target返回null时表示对象已经被回收
-
用GCHandle创建一个对象的Normal引用,然后将此对象传给非托管代码,非托管代码就可以使用GCHandle.Target来获取托管对象的指针,这能保证托管对象一直存活、在内存中移动也不丢失;如果已用完,需用Free方法释放
-
用GCHandle创建一个对象的Pinned引用,然后用GCHandle.AddrOfPinnedObject获得已固定对象的指针,保证该地址中的数据在内存中不会移动
-
fixed语句可以直接在unsafe代码块中临时固定对象
-
ConditionalWeakTable:实现了对Key是弱引用,但只要key未被回收,value一定未被回收
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