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C#学习第20天：垃圾回收

news 来源：原创 2025/5/1 7:12:53

什么是垃圾回收？

定义：垃圾回收是一种自动内存管理机制，负责回收不再使用的对象所占用的内存。
目的：通过自动化内存回收，减少内存泄漏的风险，并简化开发者的工作。

垃圾回收的核心概念

1. 垃圾回收器的工作原理

.NET垃圾回收器（GC）跟踪对象的使用情况，并在对象不再被引用时回收其内存。
采用标记-清除算法来识别不再使用的对象。

2. 分代收集

代0（Generation 0）：
- 包含新创建的对象。
- 回收频率最高，旨在高效回收临时对象。
代1（Generation 1）：
- 作为短期对象和长期对象之间的“中间地带”。
- 当代0满时，代1会参与回收。
代2（Generation 2）：
- 包含生命周期较长的对象，如静态和全局变量。
- 回收频率最低。

3. 内存压缩

在代0和代1回收后，GC会移动存活对象以填补空闲空间，减少碎片并优化内存布局。
代2的内存压缩只有在极少数情况下才会进行，因为这些对象通常生存时间较长。

工作流程

标记阶段：

标识所有活动的对象（即仍然被引用的对象）。

清除阶段：

收集未标记的对象，并释放它们所占用的内存。

压缩阶段（可选）：

移动存活对象，使得内存更加紧凑，通常在代0和代1进行。

使用垃圾回收的最佳实践

1. 销毁模式和IDisposable接口

实现 IDisposable 接口以手动管理非托管资源的生命周期。
确保资源及时释放，减少垃圾回收负担。

public class ResourceHolder : IDisposable
{private bool disposed = false;public void Dispose(){Dispose(true);GC.SuppressFinalize(this);}protected virtual void Dispose(bool disposing){if (!disposed){if (disposing){// 释放托管资源}// 释放非托管资源disposed = true;}}~ResourceHolder(){Dispose(false);}
}

2. 使用 using 语句

对于实现了 IDisposable 接口的对象，使用 using 语句可以确保自动调用 Dispose() 方法。

using (var resource = new ResourceHolder())
{// 使用资源
}

3.手动触发 GC（仅在必要时）

虽通常不建议手动调用，但在特定场合（如执行大量内存操作后）可使用 GC.Collect() 触发。

GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();

使用场景

实时应用：

例如游戏或多媒体应用，通过有效管理内存提升响应速度。

服务器端应用：

在Web服务器或API服务中，确保内存管理高效以支持大量并发请求。

桌面应用：

对大规模数据处理软件来说，良好的内存管理有助于维持系统稳定性。

实践习题

编写一个程序，通过创建大量短生命周期对象来观察垃圾回收的工作过程。使用GC.GetTotalMemory()方法查看内存使用情况。

using System;class Program
{static void Main(){long memoryBefore = GC.GetTotalMemory(false);Console.WriteLine($"Memory before allocation: {memoryBefore}");CreateObjects(100000);GC.Collect(); // 手动触发垃圾回收GC.WaitForPendingFinalizers();long memoryAfter = GC.GetTotalMemory(false);Console.WriteLine($"Memory after garbage collection: {memoryAfter}");}static void CreateObjects(int count){for (int i = 0; i < count; i++){var obj = new object();}}
}

说明：