小议.Net中的垃圾回收机制

来源：互联网发布：大富翁炒股软件下载编辑：程序博客网时间：2024/05/21 09:47

前段时间在CSDN主页上刊登了一道外国软件公司的笔试题，题目如下：

Given the following,
1.class X2{
2.       public X2 x;
3.       public static void main(String[] args){
4.       X2 x2=new X2();
5.       X2 x3=new X2();
6.       x2.x=x3;
7.       x3.x=x2;
8.       x2=new X2();
9.       x3=x2;
10.       doComplexStuff();
11.}
12.}
after line 9 runs,how many objects are eligible for garbage collection?
A.0  B.1  C.2  D.3  E.4

我将这题转贴到我们学院的论坛上。经过讨论，总结如下：

首先要明确一点，的确是创建三个对象。因为new在IL中就是newobj指令（数组使用newarr指令），而newobj指令就是创建新对象。现在先贴一下新的测试代码，这个测试代码是让程序自主决定什么时候进行垃圾回收（我通过创建大数组让0代满，0代满就会导致垃圾回收，这里要明确一点，创建的数组在.Net中是引用类型，依旧在托管堆中分配内存），而不是先前强行调用GC.Collect来进行回收的。
public class X2
{
public X2 x;

~X2()
{
Console.WriteLine("End");
}

public static void Main()
{
X2 x2 = new X2();
X2 x3 = new X2();
x2.x = x3;
x3.x = x2;
x2 = new X2();
x3 = x2;
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
int[] b = new int[10000];
Console.WriteLine(GC.GetGeneration(x3));
}
}
}
先解释这段代码后面的循环，既然我们知道即使在对象名相同的情况下，依然分配新空间。那么这个循环足够导致垃圾回收器第0代满。.Net中垃圾回收一共有3代，分别是0代，1代，2代。每一代有个阀值，第一代的阀值从这个程序来看是介于240KB到280KB间，计算机都喜欢取2的指数，所以我想是256KB为0代阀值。那么当第0代充满时候，就要执行垃圾回收了，这个时候最早声明的两个对象x2和x3将被回收，因为到了后面又分配了一个新对象（名字也叫X2，靠，真是很让人产生错觉的），这个X2的地址覆盖掉旧X2了，导致旧X2在未来的日子已经不会再出现了（这个我们等伙通过IL语言来看就一目了然了），然后X3做为这个新的X2的引用（其实就是新X2的代言人，因为它的地盘就要在0代满后被回收了）。到这里应该很明显可以看出早先X2和X3分配的地盘没人引用。当然就是垃圾回收对象咯。
现在看一下这道程序的Main方法的IL代码：
.method public hidebysig static void  Main() cil managed
{
  .entrypoint
  // 代码大小    70 (0x46)
  .maxstack  2
  .locals init ([0] class X2 x2,
         [1] class X2 x3,
         [2] int32 i,
         [3] int32[] b)
  IL_0000:  newobj    instance void X2::.ctor()
  IL_0005:  stloc.0
  IL_0006:  newobj    instance void X2::.ctor()
  IL_000b:  stloc.1
  IL_000c:  ldloc.0
  IL_000d:  ldloc.1
  IL_000e:  stfld    class X2 X2::x
  IL_0013:  ldloc.1
  IL_0014:  ldloc.0
  IL_0015:  stfld    class X2 X2::x
  IL_001a:  newobj    instance void X2::.ctor()
  IL_001f:  stloc.0
  IL_0020:  ldloc.0
  IL_0021:  stloc.1
  IL_0022:  ldc.i4.0
  IL_0023:  stloc.2
  IL_0024:  br.s    IL_0040
  IL_0026:  ldc.i4    0x2710
  IL_002b:  newarr    [mscorlib]System.Int32
  IL_0030:  stloc.3
  IL_0031:  ldloc.1
  IL_0032:  call    int32 [mscorlib]System.GC::GetGeneration(object)
  IL_0037:  call    void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
  IL_003c:  ldloc.2
  IL_003d:  ldc.i4.1
  IL_003e:  add
  IL_003f:  stloc.2
  IL_0040:  ldloc.2
  IL_0041:  ldc.i4.s 20
  IL_0043:  blt.s    IL_0026
  IL_0045:  ret
} // end of method X2::Main
IL_0000:  newobj    instance void X2::.ctor()
  IL_0005:  stloc.0
上面这两句将旧的X2对象创建后从堆栈弹出存入本地变量0
  IL_001a:  newobj    instance void X2::.ctor()
  IL_001f:  stloc.0
而上面这两句将新的X2对象创建后从堆栈弹出存入本地变量0
结果呢，旧的X2就到此玩完了（等于老大被抓，不过老大管的地盘还在，等伙所管地盘将在0代满后被回收）。
X3已经代言新X2去了，自己的地盘也将在回收之列。
如果你有兴趣的话，可以把内存分配直接分配400k或者4MB，那么新的X2就会被推到第二代，然后一直在第二代里头待着。
   顺便解释一下垃圾回收中的代：当第0代充满时候（超过其阀值），进行垃圾回收，如果不会再被引用的，那么就是回收对象了，如果有被引用的，推到第一代去。然后清空第0代，因为第0代就是用来给新对象分配空间的。接下来，当第0代又充满后，重复刚才的步骤。什么时候回收第一代呢？就是等第一代充满，第一个也有一个阀值，不过这个阀值比较大。当进行第一代回收时候，如果不是被回收的对象，就推入第二代。同理，第二代的回收也是必须等到超过第二代的阀值（这个阀值就更大咯）。总之，第0代的回收是最频繁的。
   如果你分配内存一口气来个400MB，你的硬盘灯就狂闪了，我想这伙应该抛出OutOfMemoryException异常了，这个异常是致命的，CLR如何来具体修复我暂不清楚，总之你可以看到你的计算机慢下来，硬盘灯狂闪N秒。
      那么那个新X2什么时候被回收呢，那就是等AppDomain卸载的时候，所以你在Main执行到它的花括号结束后，就会发现又冒出个end了。

然后下面是另一个同学对我的总结做的一个补充：

研究表明大部分在托管堆上分配的对象只有很短的生存期，因此堆被分成三个段，称作generations。新分配的对象被放在generation 0中。这个generation是最先被回收的——在这个generation中最有可能找到不再使用的内存，由于它的尺寸很小（小到足以放进处理器的L2 cache中），因此在它里面的回收将是最快和最高效的。
当generation 0的大小快要达到它的上限的时候，一个只在generation 0中执行的回收操作被触发。由于generation 0的大小很小，因此这将是一个非常快的GC过程。这个GC过程的结果是将generation 0彻底的刷新了一遍。不再使用的对象被释放，确实正被使用的对象被整理并移入generation 1中。
当generation 1的大小随着从generation 0中移入的对象数量的增加而接近它的上限的时候，一个回收动作被触发来在generation 0和generation 1中执行GC过程。如同在generation 0中一样，不再使用的对象被释放，正在被使用的对象被整理并移入下一个generation中。大部分GC过程的主要目标是generation 0，因为在generation 0中最有可能存在大量的已不再使用的临时对象。对generation 2的回收过程具有很高的开销，并且此过程只有在generation 0和generation 1的GC过程不能释放足够的内存时才会被触发。如果对generation 2的GC过程仍然不能释放足够的内存，那么系统就会抛出OutOfMemoryException异常。