CLR via C# 笔记 -- 托管堆和垃圾回收(21)

1. 访问一个资源所需的步骤

　　1). 调用IL指令newobj，为代表资源的类型分配内存（一般使用C# new 操作符来完成）。

　　2). 初始化内存，设置资源的初始状态并使资源可用。类型的实例构造器负责设置初始状态。

　　3). 访问类型的成员来使用资源（有必要可以重复）。

　　4). 摧毁资源的状态以进行清理。

　　5). 释放内存。垃圾回收器独自负责这一步。

分配并初始化资源并直接使用。大多数类型都无需资源清理，垃圾回收器会自动释放内存。

2. 从托管堆分配资源

　CLR 要求所有对象都从托管堆分配。进程初始化时，CLR划出一个地址空间区域作为托管堆。CLR还要维护一个指针，我把它称作NextObjPtr。该指针指向下一个对象在堆中的分配位置。

　一个区域被非垃圾对象填满后，CLR会分配更多区域。这个过程一直重复，直到整个进程地址空间被填满。所以，你的应用程序的内存受进程的虚拟地址空间的限制。32位进程最多能分配1.5GB，64位进程最多能分配8T。

3. new操作符导致CLR执行以下步骤

　　1). 计算类型的字段(以及从基类型继承的字段)所需的字节数

　　2). 加上对象的开销所需的字节数。每个对象都有两个开销字段：类型对象指针和同步块索引。对于32位应用程序，这两个字段各自需要32位，所以每个对象要增加8个字节。对于64位应用程序，这两个字段各自需要64位，所以每个对象要增加16个字节。

　　3). CLR检查区域中是否有分配对象所需的字节数。如果托管堆有足够的可用空间，就在NextObjPtr指针指向的地址处放入对象，为对象分配的字节会被清理。接着调用类型的构造器(为this参数传递NextObjPrt)，new操作符返回对象引用。就在返回这个引用之前，NextObjPrt指针的值会加上对象占用的字节数得到一个新值，即下个对象放入托管堆时的地址。

4. 垃圾回收算法。应用程序调用new操作符创建对象时，如果第0代没有只够的地址空间来分配对象，CLR就执行垃圾回收。

引用追踪法：CLR开始GC时，首先暂停进程中的所有线程。这样可以防止线程在CLR检查期间访问对象并更改其状态。然后，CLR进入GC的标记阶段。在这个阶段，CLR便利堆中的所有对象，将同步块索引字段中的一位设为0，这表明所有对象都应删除。然后，CLR检查所有活动的根，查看它们引用了哪些对象。如果根引用了堆上对象，则将同步块索引字段中的一位设为1。检查完毕后，未标记的会被删除，已标记的会被转移，并从每个根减去所引用的对象的内存中偏移的字节数。

静态字段应用一直存在，直到用于加载类型的AppDomain卸载为止（考虑内存泄漏）。

5. GC是基于代的垃圾回收器。共有第0代，第1代和第2代。第0代对象就是那些新构造的对象。CLR初始化时为第0代对象选择一个预算容量（以KB为单位）。如果分配一个新对象造成第0代超过预算，就启用一次垃圾回收，垃圾回收中存活的对象现在成为第1代，第0代不再包含任何对象。第2代同理。预算是根据回收量动态调节的

6. 触发GC的条件

　　1). 第0代超预算时

　　2). 显示调用GC.Collect方法

　　3). window报告低内存情况，通过 CreateMemoryResourceNotification 和 QueryMemoryResourceNotification监视系统总体内存使用情况

　　4). AppDomain卸载时

7. 大对象。超过85000字节或更大的对象。

　　1). 大对象不是在小对象的地址空间分配，而是在进程地址空间的其他地方分配的。

　　2). 目前版本GC不压缩大对象，可能会造成碎片化。

　　3). 大对象总是2代。不可能是 1代或0代。只能为长时间存活的资源创建大对象。

8. GC模式

　　1). 工作站：默认值；该模式针对客户端应用程序优化GC。GC造成的延时成本很低，应用程序线程挂起时间很短，避免使用户感到焦虑。

　　2). 服务器：该模式针对服务器端应用程序优化GC。被优化的主要是吞吐量和资源利用。GC假定机器上没有运行其他应用程序，并假定机器的所有CPU都可用来辅助完成GC。该模式造成托管堆被拆分成几个区域，每个CPU一个。开始垃圾回收时，垃圾回收器在每个CPU上都运行一个特殊线程；每个线程都和其他线程并发回收它自己的区域。对于工作者线程（worker thread）行为一致的服务器应用程序，并发回收能很好的进行。

9. Finaliize 方法。被视为垃圾的对象在垃圾回收完毕后才调用Finalize方法，所以这些对象的内存不是马上被回收，因为Finalize方法可能要执行访问字段的代码。可终结对象在回收时必须存活，造成它被提升到另一代，使对象活的时间比正常的长。