CLR的GC机制

CLR的垃圾回收（GC）机制详解

CLR（Common Language Runtime）是.NET框架的核心组件，负责管理代码执行、内存分配和安全。其垃圾回收（GC）机制是一种自动内存管理技术，旨在高效回收不再使用的对象，防止内存泄漏和碎片化。以下将逐步详述CLR的GC机制，包括其原理、过程、优化策略及相关概念。

1. GC的基本原理

GC机制基于“对象可达性”原则：如果一个对象无法被任何根（如全局变量、栈帧或寄存器）引用，则被视为垃圾。CLR使用追踪式GC（Tracing Garbage Collector），而非引用计数，以避免循环引用问题。核心目标是最小化暂停时间（Stop-the-World Pauses），确保应用程序性能。

• 分代回收模型：CLR将堆内存分为三代：
  • $Gen0$：存储新创建的对象。GC频率最高，约80%的对象在此代被回收。
  • $Gen1$：存储从$Gen0$存活下来的对象。GC频率较低。
  • $Gen2$：存储长期存活的对象。GC频率最低，但回收成本最高。
  • 此外，还有大对象堆（Large Object Heap, LOH），用于存储大小超过85KB的对象（如数组），其GC行为与$Gen2$类似。
• GC触发条件：当以下情况发生时，GC自动启动：
  • 内存分配失败（如$Gen0$满时）。
  • 系统内存压力（如操作系统报告低内存）。
  • 开发者手动调用GC.Collect()（但不推荐，因可能破坏性能）。

2. GC过程详解

GC过程分为三个阶段：标记（Mark）、清除（Sweep）和压缩（Compact）。每个阶段针对不同代优化。

• 标记阶段：GC从