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C# 垃圾回收机制 C# GC是如何工作的

月夜之吻

月夜之吻

发布时间:2026-02-13 08:26:47

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来源于php中文网

原创

gc是按需触发的内存调度器,非定时清扫;通过可达性分析判断对象存活,依据根引用链;分代机制基于对象存活次数,高频小对象进soh快速回收,大对象进loh易碎片化;手动调用gc.collect()通常有害,应优先监控和释放非托管资源。

c# 垃圾回收机制 c# gc是如何工作的

GC 不是后台定时清扫的“保洁员”,而是按需触发的内存调度器——它只在分配失败、系统告警或你误调用 GC.Collect() 时暂停线程,完成标记→清除→压缩三步操作。理解这点,才能避开“为什么加了 GC.Collect() 反而更卡”这种典型误区。

GC 怎么判断一个对象该被回收?

核心是可达性分析:从所有“根(Root)”出发,能触达的对象就是活的;其余一律当垃圾。根包括:static 字段、当前栈帧里的局部变量、CPU 寄存器中的引用、GC Handle、终结队列中的对象。

  • 局部变量超出作用域(如方法返回后),引用立即消失 → 对象可能在下次 Gen 0 GC 就被回收
  • 静态集合长期持有对象(比如 static List<byte> cache</byte>)→ 对象无法被根释放 → 晋升到 Gen 2,拖慢全堆回收
  • 事件未解绑(someObj.Event += handler 但没 -=)→ 订阅者被发布者强引用 → 内存泄漏高发区

为什么分代(Gen 0/1/2)?90% 的对象死在 Gen 0

分代不是分类标签,而是对象“存活次数”的动态记录:新对象进 Gen 0;活过一次 Gen 0 GC → 升 Gen 1;再活过一次 → 进 Gen 2。Gen 2 回收代价最高,应尽量避免触发。

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  • 高频创建小对象(如循环中 new byte[1024])→ 留在 SOH(Small Object Heap),Gen 0 快速回收,无压力
  • 频繁分配大数组(如 new double[12000] ≈ 96KB)→ 直接进 LOH(Large Object Heap)→ 只随 Gen 2 GC 清理,且不压缩 → 易碎片化、提前触发 Full GC
  • 服务器场景建议启用 gcServer=true:为每个 CPU 核心分配独立 GC 线程和堆,吞吐更高

LOH(大对象堆)为什么特别危险?

大于 85,000 字节的对象(如大数组、大字符串)自动进入 LOH。它不压缩内存,只靠空闲链表管理,碎片累积到一定程度,即使总空闲空间足够,也无法分配新大对象 → 强制触发 Gen 2 GC。

  • 错误写法:var buffer = new byte[1024 * 1024]; // 1MB → LOH
  • 推荐替代:var buffer = ArrayPool<byte>.Shared.Rent(1024 * 1024); ... ArrayPool<byte>.Shared.Return(buffer);</byte></byte>
  • .NET 6+ 可开启 LOH 压缩(需配置 gcAllowVeryLargeObjects=true + gcConcurrent=true),但仅限 Gen 2 GC 时生效,不能解决高频分配问题

什么时候该干预 GC?几乎从不该手动调用 GC.Collect()

手动触发 GC 是反模式:它强制 STW 暂停,打乱 GC 自身的节奏预测,反而加剧抖动。真正需要干预的场景极少,且方式更精细:

  • 极短生命周期关键路径(如实时音视频帧处理),可用 GC.TryStartNoGCRegion(size) 预留空间,避免途中 GC 中断
  • 长时间空闲期(如 UI 应用最小化后),可调用 GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced, blocking: true) —— 仅此一种较合理场景
  • 监控优先:用 GC.CollectionCount(2) 或 PerfView 查 % Time in GC,持续 >5% 才值得深挖

最常被忽略的一点:GC 不管非托管资源。文件句柄、数据库连接、GDI 对象这些,必须靠 IDisposable + using 显式释放;否则 GC 再勤快,也会因句柄耗尽而崩溃。

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