.Net CLR 内存模型小结

.Net CLR的内存模型和JVM的内存模型有很多相似的地方。《JVM 结构小结》

 

 1 进程内存空间

应用程序的内存受进程的虚拟地址空间的限制。

• 32位进程：最多1.5GB
• 64位进程：最多8TB

 

2 引用跟踪算法

为了解决“引用计数算法”中处理不好循环引用的问题，CLR采用了引用跟踪算法，只关心引用类型的变量——根。值类型变量直接包含实例，变量销毁，整个实例也销毁了。

 

3 GC过程

3.1 暂停线程

暂停进程中所有线程，防止它们在GC期间更改对象状态。

 

3.2 标记阶段

1. 遍历堆中所有对象，并将同步块索引字段中的一位设为0。即假定所有对象都不可达，都是垃圾。
2. 遍历所有（栈中的）活动根，将其引用对象的同步块索引中的位设为1，表示可达，需要保留。
3. 检查上一步可达对象中的根，标记其引用的对象为可达。对可达对象重复执行该步骤，直到所有根都检查完毕。

 

 

3.3 压缩阶段

将需要保留的对象移到一起。更新每个根中引用对象的地址（即减去对象在内存中偏移的字节数）。

 

4 代

类似JVM内存管理中的新生代和老年代概念，.Net CLR的中也有“代”的概念。

• CLR在分配新对象时，如果所需内存超出预算，马上执行一次GC。
• 为了加快速度，只回收 0代 对象，忽略 1代 中的不可达对象。幸存下的 0代 对象提升为 1代。
• 如果发现 1代 的内存占比过高，会回收 0代 和 1代 中所有不可达对象。幸存的 1代 升为 2代（最高代），0代 升为 1代。
• 如果没有回收到足够内存，CLR会做一次完整GC。如果还是不够，就抛异常 OutOfMemoryException。
• CLR会在GC过程中了解应用程序的行为，从而动态调节各代对象内存占比的预算。

 

5 大对象

（目前）85000字节及以上的对象被认为大对象。因为在内存中移动它的代价太高，GC一般不压缩大对象。大对象被归为 2代对象。常见的有大字符串和I/O字节数组等。

 

6 GC模式

6.1 工作站模式

为避免用户感到焦虑，GC被优化成低延时。

 

6.2 服务器模式

为提升吞吐量和资源利用率，（假定）机器的所有CPU都可用于辅助GC。托管堆被拆分为“一个CPU，一块内存区域”，每个CPU上都运行一个特殊线程，它们并发回收各自区域。

可通过配置文件启用服务器模式。

<configuration>
  <runtime>
    <gcServer enabled="true" />
  </runtime>
</configuration>

 

 

7 手动监视和控制对象的生存期

每个AppDomain一个GC句柄表，表中每一项包含堆中一个对象的引用和如何监控对象的标志（flag）。

为简化操作，用WeakReference<T>来替代GCHandle。