【NET】.NET基础篇- 1. CLR

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于 2025-10-22 16:23:44 首次发布

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先说3句人话：

CLR(Common Language Runtime)是.NET的托管运行时，类似Java的JVM;
它把"你的代码"->“机器码”->"执行"的过程全部包圆儿；
内存，线程，异常，安全，编译，GC，调试，热更新…这些脏活儿累活儿都是CLR在背后负重前行的；

1.CLR介绍

1.1 CLR在.NET版图里的位置

在这里插入图片描述
看到GC大宝贝儿了没，就是我们常用常考的。
1.2 CLR的7大核心子系统

子系统	职责	细节
类加载器（Loader）	把程序集、类型、方法搬进内存	延迟加载 + AssemblyLoadContext（动态隔离）
JIT 编译器	IL → 机器码	RyuJIT、分层编译、动态 PGO、OSR
垃圾回收器（GC）	自动内存管理	分代 + 区域 + 后台服务器 GC
异常系统	托管 ↔ 原生异常互通	SEH 映射、第一次机会/第二次机会
安全系统	验证代码安全性	不再 CAS，转为沙箱 + ALC + 文件系统权限
调试/剖析	断点、单步、采样	ICorDebug、EventPipe、DiagnosticPort
线程 & 同步	托管线程、锁、IOCP	ThreadPool、PortableThreadPool、Work-Stealing

2.1 堆(Heap)堆又叫托管堆，是应用程序运行时，请求操作系统分配给自己的内存空间，存在申请-给予的过程。
特点：

通常来讲：值类型分配在栈上，引用类型分配在堆上-地址在栈上；
值类型中的引用类型(struct中的引用类型成员和变量)，分配在堆上-任何时候引用类型都分配在堆上；
引用类型中的值类型：
a.如果是类的成员，分配在堆上；
b. 如果是局部变量，分配在栈上;
2.4 解析对象内存结构/解析托管堆结构不写了。
用到和被问到的概率比你吃糖角烫后脑勺的概率还低。

3.1 装箱
装箱是指将值类型转换成引用类型(通常是object类型或者接口类型)的过程。
步骤：

4.1 GC对象垃圾回收的对象就是托管资源。什么是托管资源？

由CLR控制的内存资源就是托管资源，这些资源被CLR进行管理，如程序中分配的对象，作用域内的变量等；大部分对象都是托管资源；
- 不能被CLR控制的资源就是非托管资源，如文件流，数据库连接，系统的窗口句柄，打印机资源等；这些资源不被GC回收，需要调用自身Dispose方法进行释放；此外，栈里的资源也不需要GC回收，它是自管理。
  4.2 GC步骤就2步。

Mark-Sweep,标记清除阶段- 先假设heap里所有的对象都可以被回收，然后找出不能被回收的(正在被使用的)对象打上标记，最后heap中没有打标记的对象都是可以被回收的；
Compact 压缩整理阶段- 对象被回收之后，heap里的内存空间变得不连续，在heap中移动这些对象，使他们重新从heap的基地址上开始连续排列，类似于空间的碎片整理；

回收前后对比：

内存移动
地址变更(别担心，CLR会自动变更地址，是仍被引用的对象依然有效)地址不会变的情况：大对象堆LOH上的对象(>=85000字节).NET4.5之前不会压缩，只会标记清除，地址不变.NET4.5之后可以选择其中LOH压缩(通过GCSettings.LargeObjectHeapCompactionMode),但默认仍然是不压缩；
阻塞线程
4.3 GC时机
4种场景：
new对象时-临界点；
Windows报告内存不足；
GC.Collect强制GC;程序退出或者卸载

2种模式：工作站模式

0代：内存区域最小(256k~几MB)；存放最新创建对象；GC最频繁；存放于SOH;SWT时间为亚毫秒；
- 1代：0代中被回收后剩下的对象为1代；存储区域几MB；缓冲带，避免短寿命对象晋升；GC频率中等;存放于SOH;SWT时间<1ms;
- 2代：1代中被回收后剩下的对象为2代；存储区域GB级；长寿对象(全局缓存，静态数据)；GC频率最低；存放于SOH;SWT时间几十ms-秒级；当某代内存不足时，触发该代及其以下所有代的回收。
1. 大对象 - 分配进大对象堆(LOH)的大对象(>=85000B)直接进入2代，避免复制开销；默认不压缩(.NET4.5可开),不移动，因为成本高；*SOH:小对象堆，small object heap(<85000B);建议以上内容流如背倒，散了。