GC（Garbage Collector）垃圾回收机制

1. 垃圾回收概念

• GC 是 C# 自动管理堆内存的一种机制。
• 通过遍历堆上的对象，判断哪些对象没有被任何引用指向，将这些对象释放。
• 垃圾：没有被任何变量或对象引用的数据。

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2. GC 回收对象的范围

• 只回收堆（Heap）上的对象，引用类型的数据。
• 栈（Stack）上的值类型数据由系统自动管理，函数结束时自动销毁，不需要 GC。

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3. 回收算法（常见）

1. 引用计数（Reference Counting）
   每个对象维护引用计数，引用为 0 时回收。
2. 标记清除（Mark Sweep）
   标记可达对象，未标记对象回收。
3. 标记整理（Mark Compact）
   标记可达对象，回收不可达对象，并压缩堆空间。
4. 复制集合（Copy Collection）
   将存活对象复制到新区域，释放原区域。

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4. 分代垃圾回收

4.1 内存分代与触发条件

• 堆被分为三代：0 代、1 代、2 代
  • 0 代（Gen 0）：新分配对象
    • 触发条件：0 代空间满 → 自动触发 0 代垃圾回收
    • 回收逻辑：回收未被引用的对象；存活的对象晋升到 1 代
  • 1 代（Gen 1）：短期存活对象
    • 触发条件：1 代空间满 → 自动触发 0 代 + 1 代垃圾回收
    • 回收逻辑：回收 0/1 代未被引用的对象；存活的对象晋升到 2 代
  • 2 代（Gen 2）：长期存活或大对象（LOH，大于 85 KB）
    • 触发条件：2 代空间满 → 自动触发 0/1/2 代垃圾回收
    • 回收逻辑：回收所有代未被引用的对象

注：0、1 代空间较小，频繁 GC；2 代空间较大，GC 不频繁。

4.2 对象晋升

• 当 0 代 GC 结束后，存活对象晋升到 1 代。
• 晋升到 1 代时，内存不一定连续，会有碎片存在。
• 1 代 GC 时会尝试压缩堆，将碎片合并，使存活对象连续分配，提高空间利用率。
• 类似地，2 代 GC 也会进行压缩，但由于 2 代很大且 GC 不频繁，所以通常延迟压缩。

4.3 大对象（LOH，>85 KB）

• LOH 对象直接进入 2 代或大对象堆（Large Object Heap）。
• 不做搬迁，因为搬迁成本高。
• 2 代 GC 会清理无引用 LOH，但存活对象不会移动。

4.4 GC 压缩与碎片

• 0 代空间通常很小，回收后立即重用，不需要压缩。
• 1 代会在 GC 时进行压缩，整理存活对象的连续空间，减少碎片。
• 2 代也可以压缩堆，但压缩操作成本高，只在必要时（比如内存紧张）才会触发。
• 0/1/2 代在 GC 时，都会扫描根对象，标记存活对象，释放不可达对象。

4.5 值得注意

1. 0 代晋升到 1 代时，不一定连续分配 → 对
2. 1 代空间满时会 GC，并尝试压缩堆 → 对
3. 2 代满时会 GC → 对
4. 2 代 GC 后仍不够用 → 系统可能抛出 OutOfMemoryException
5. 0/1/2 代压缩行为：
   • 0 代：通常不压缩
   • 1 代：GC 时压缩
   • 2 代：GC 时可压缩，但成本高，非必要不做

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5. GC 工作流程

1. 标记阶段
   从根对象（静态字段、方法参数等）出发，标记所有可达对象。
2. 清理/压缩阶段
   回收未标记对象，必要时移动可达对象并更新引用。

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6. 手动触发 GC

• 常用于加载场景或清理大量资源时：

GC.Collect();