.NET的GC理解误区

.NET的GC理解误区

最近面试了一些人，发现对.NET的GC（垃圾回收）的理解都存在错误。GC其实是相当复杂的系统，虽然95%的情况下我们并不需要考虑它，但仍有5%的情况我们不得不接触GC体系来解决问题。比如这个问题：

void Func()
{
  A a = new A();
  B b = new B();
  a.RefToB = b;
  b.RefToA = a;
}

那么a和b会不会被GC回收？好几个人都答错。如果你按照COM的模式去思考GC，那就完全错误了。每次我问“什么情况下，对象会被GC回收？”，他们都能回答上来“当程序里没有对对象的引用时”。但是错了，为什么？如果你还没明白，就再看看上面这段代码。

GC管理对象不是用的COM的引用计数模式。事实上最初微软确实想用引用计数方式实现GC，这样的一个优势就是对象的析构时机是确定的，当引用计数为0时，对象会被析构，之后也不会再有任何代码能够再访问该对象，这是很理想的情况。但经过反复实验，这种方法被抛弃了。一个原因就是如上的例子，会导致对象无法释放。另一个重要原因就是应用计数的额外开销对高性能程序不可接受。尤其是在多线程情况下，因为.NET使用自由线程模型，多个线程可能同时访问一个对象，每一个引用计数的增减操作都不得不做线程同步。

.NET采用的GC模式是分代GC（Generational GC），堆空间按对象的生存期长短分成3代。新分配的对象在第0代，按地址顺序分配，当第0代的空间（约几百K）用光时，将程序里能引用到的对象移动到第1代，那么剩下的就是垃圾，第0代空间便可以重新用于分配。同理，第1代也按同样的逻辑运行，那么第2代里的对象将都是生存期很长的对象。由此可以推出如下几点：
1）对象的分配时间开销远小于C++的堆分配，但回收时间开销大于分配时间开销。
2）不会出现C++里的堆碎片过多的问题，有利于程序长时间运行。
3）循环引用的对象能够被正确回收。

那么再回答开始的问题，“什么情况下，对象会被GC回收？”正确答案是“当程序里没有对对象的活引用（Alive reference）时。”

当然，实际情况比如上所述复杂得多，有兴趣可以考虑如下问题：
1）Finalizer在哪里、什么时候执行？如果抛了异常会有什么后果？
2）大于第0代空间的大数组是怎么分配的？
3）为什么要求Dispose（）可以被调用多次？