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【原理】Unity GC 对比 C# GC

news 2025/8/19 9:06:51

【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达

Unity GC（基于Boehm-Demers-Weiser算法）与标准C# GC（.NET CLR分代算法）的核心对比及优化方向：

⚙️ ‌一、核心机制差异‌

‌分代回收策略‌

‌C# GC‌：采用分代模型（Gen0/1/2），优先回收短期对象（Gen0），Gen2回收频率低但耗时长（可达秒级）‌。
‌Unity GC‌：‌不分代‌，每次触发均为Full GC，需遍历整个堆内存，对象越多性能消耗越大‌。

‌内存碎片处理‌

‌C# GC‌：标记后执行内存压缩（Mark-Compact），消除碎片‌。
‌Unity GC‌：仅标记清除（Mark-Sweep），‌不压缩内存‌，长期运行易产生碎片，可能触发额外内存申请‌。

‌线程与暂停机制‌

‌C# GC‌：支持后台并行回收（Background GC），减少主线程阻塞‌。
‌Unity GC‌：强制 ‌Stop-The-World‌ ，暂停所有线程直至GC完成（即使增量式GC仍需分帧暂停）‌。(停止增量GC时会这样。默认开启 Incremental GC)

⏱️ ‌二、性能影响对比‌

‌维度‌	‌C# GC‌	‌Unity GC‌
‌触发耗时‌	Gen0:毫秒级；Gen2:秒级 ‌	随堆内存增长线性上升 ‌
‌卡顿风险‌	可控（Gen2低频触发）	高频且不可预测 ‌
‌内存效率‌	高（压缩减少碎片）	低（碎片可能引发OOM）‌

三、优化策略差异‌

‌C# GC优化重点‌

‌减少Gen2回收‌：避免长期存活对象频繁修改（如静态集合）‌。
‌控制LOH分配‌：大型对象（>85KB）直接进入LOH，需重用或使用ArrayPool‌。
‌避免装箱拆箱‌：泛型容器替代ArrayList减少堆分配 ‌。

‌Unity GC优化重点‌

‌降低堆分配频率‌：
- 避免字符串拼接、闭包、非必要迭代器‌。
- 值类型替代引用类型（如struct替代class）‌。
‌对象池技术‌：复用游戏对象（如子弹、特效）‌。
‌增量GC配置‌：
- Unity 2019+支持分帧执行GC（Incremental GC），但仅缓解卡顿，不减少总耗时‌。

💎 ‌四、关键结论‌

‌Unity GC更依赖开发者主动优化‌：因缺乏分代和压缩机制，需严格管控堆内存分配‌。
‌性能敏感场景规避GC‌：
- 使用栈内存（stackalloc）或预分配内存池‌。
- 在加载场景或菜单界面‌手动触发GC‌（System.GC.Collect()）‌。
‌监控工具优先级‌：
- Unity Profiler关注GC Alloc与触发帧率骤降点‌。

⚠️ 注意：Unity 2021+逐步集成‌.NET Core CLR‌，未来可能引入分代GC，但现有项目仍需按当前机制优化‌

https://docs.unity3d.com/cn/2022.3/Manual/performance-incremental-garbage-collection.html

c# 中如果A对象和B对象循环引用了，那么GC会在什么阶段释放他们。

在C#中，即使对象A和对象B存在‌循环引用‌（即A引用B，B引用A），只要它们‌没有任何来自GC根（如静态变量、局部变量、CPU寄存器等）的有效引用‌，垃圾回收器（GC）仍然会在‌下一次回收其所属代龄时正常释放它们‌。具体释放阶段取决于对象所在的代龄和回收触发条件，与循环引用本身无关。

📌 关键机制说明：

‌标记阶段无视循环引用‌

GC使用‌标记-压缩算法‌（Mark-Sweep-Compact），从根对象（Roots）出发遍历所有可达对象并标记。若A和B均不被任何根对象直接或间接引用（即不可达），即使二者互相引用，也会被识别为垃圾对象。

循环引用不影响GC对对象可达性的判断，因为标记过程‌仅依赖从根出发的引用链‌，而非对象间的孤立引用环。

‌释放发生在所属代龄的回收阶段‌

GC采用‌分代模型‌（0代、1代、2代），对象根据存活时间被分配到不同代：

‌新对象‌（如局部变量创建的A、B）通常分配在‌0代‌；
若0代堆空间不足，触发‌0代回收‌，此时若A、B不可达，则在此阶段被释放；
若A、B在一次回收后存活，会‌升代‌（如升至1代），后续释放需等待其所属代龄的回收被触发。

‌释放时机依赖回收触发条件‌

‌触发条件‌	‌回收范围‌	‌循环引用对象释放时机‌
0代堆满	仅0代	若在0代且不可达，立即释放
1代堆满	0代+1代	若在0/1代且不可达，此轮释放
2代堆满/主动调用GC.Collect	0代+1代+2代（或指定代龄）	若在目标代且不可达，此轮释放

💡 注意事项：

‌根引用切断是前提‌：必须确保所有指向A或B的外部引用（如局部变量、静态字段）已被置null或超出作用域，否则GC仍会将其视为可达对象。
‌析构函数（Finalizer）延迟回收‌：若A或B实现了析构函数，即使不可达，首次回收时会被移至终结队列，由独立线程调用析构函数后再真正释放，可能导致延迟。
‌大对象堆（LOH）的特殊性‌：若循环引用对象大小超过85,000字节，会被分配到大对象堆（属于2代），其回收频率较低，释放可能延迟。