CLR via C#（三）垃圾回收

一、资源生命周期

每个程序运行都需要各种资源，如文件、内存缓冲区、数据库等。要使用这些资源，就必须为代表资源的类型分配内存。访问一个资源所需的步骤如下：

• 调用IL指令newobj，为代表资源的类型分配内存（在C#中一般用new操作符完成）
• 初始化内存，设置资源的初始状态并使资源可用
• 访问类型成员来使用资源
• 摧毁资源状态以进行清理
• 释放内存（这一步由垃圾回收器负责）

二、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划分出一个地址空间区域作为托管堆。同时CLR还维护着一个指针，这里把它称作NextObjPtr。该指针指向下一个对象在堆中的分配位置。初始时NextObjPtr设置为地址空间区域的基地址。

当我们使用new操作符实例化对象时，CLR会检查区域中是否有足够的空间分配对象。如果空间足够，就在NextObjPtr指向的地址放入对象，并将这块区域清零。然后调用类型构造器，并为this参数传递NextObjPtr，new操作符返回对象的引用。在返回这个引用之前，NextObjPtr的值会加上这个对象占用的字节数，从而指向下一个可分配空间的地址。

由于托管堆在内存中连续分配这些对象，所以会因为引用的“局部化”而获得性能上的提升。因为在差不多时间分配的对象彼此间有较强的联系，很可能也会在差不多的时间访问。对于这类对象，如果在内存上的位置是连续的，那么进程的工作集就会很小，应用程序只需要使用很少的内存，从而提高了速度。同时，这还意味着代码使用的对象可以全部驻留在CPU缓存中。因而在CPU执行大多数操作时，不会因为“缓存未命中”而被迫访问较慢的RAM。

三、垃圾回收

3.1 垃圾回收算法

对于对象生存期的管理，有些系统采用的是引用计数算法。在这种系统中，堆上的每个对象都维护着一个内存字段来统计程序中有多少地方正在使用对象。随着每个地方不再需要对象，就会递减对象的计数字段。当计数字段变为0时，对象就可以从内存中删除了。

但引用计数最大的问题就是无法处理循环引用的问题。