關于.Net垃圾收集器(Garbage Collection)，Aicken已經在“.Net Discovery 系列”文章中有2篇的涉及，這一篇文章是對上2篇文章的補充，關于“.Net Discovery 系列”文章索引請見本文結尾。
第一節.垃圾回收算法與完整收集(Full GC)
垃圾收集器就是跟蹤所有被引用到的對象，整理對象不再被引用的對象，回收相應的記憶體，它使用“标記與清除”算法，分兩步回收對象:
Step 1.Mark-Sweep ：從應用程式的root出發，利用互相引用關系，周遊其在Heap上動态配置設定的所有對象，指明需要回收的對象，标記出那些存活的對象，予以标記。
Step 2.Compact： 對記憶體中存活的對象進行移動，修改它們的指針，使之在記憶體中連續，這樣空閑的記憶體也就連續了，即完成了記憶體釋放工作，也解決了記憶體碎片問題，這個過程也可以成為指針的壓縮。
垃圾收集器一般将托管堆中的對象分為3代，這可以通過調用GC.MaxGeneration得知，對象按照存在時間長短進行分代，最短的分在第0代，最長的分在第2代，第2代中的對象往往是比較大的，第二代空間被稱作Large Object Heap，對于2代對象的回收，與第0、1代回收方式相比最大的不同在于，沒有了指針移動的壓縮過程。
圖1 對象的回收
如上圖所示，左邊的區域為第一次GC時的結構，需要注意的是GC标記的是那些存活的對象，而不是需要回收的，是以第一次回收，對象B、D沒有被标記，是以被回收了，之後GC移動了對象記憶體指針，使空間連續。
接下來看中間的部分，第二次GC開始了，C對象沒有被标記，是以被回收了，接下來A、D、F三個對象被壓縮，形成連續的記憶體空間，并且形成了第1、2、3代區域。
接下來看最右邊的部分，D對象沒有被标記，由于D對象處于第2代中，是以回收D對象後，GC沒有啟動壓縮步驟，因為對于大對象的指針移動，資源耗費成本很高。
對于第2代的GC稱為Full GC，新配置設定的對象在第0代(0代空間最大長度通常為256K)，按位址順序配置設定，它們通常是一些局部變量；第1代(1代空間最大長度通常為2 MB)是經過0代垃圾收集後仍然駐留在記憶體中的對象，它們通常是一些如表單，按鈕等對象；第2代是經曆過幾次垃圾收集後仍然駐留在記憶體中的對象，它們通常是一些應用程式對象。
可見一次Full GC需要的資源是最多的，可能是幾秒或十幾秒。
托管堆的記憶體配置設定以段(Segment)為機關，CLR啟動時通常為GC Heap建立2個段，分别用來存儲第0、1代對象和第2代對象，以下是通過Windbg工具檢視到的GC Heap情況：
圖2 WinDbg 檢視GC Heap情況
可以看出，GC堆被分成了兩個段，三代，每代起始位址十進制內插補點為12。
在了解方面需要注意的是，GC回收的是程式中的引用類型，值類型是儲存在堆棧之中，當值類型對象出了作用域後會自動釋放記憶體----即彈棧，不需要垃圾收集器管理。
<b> 第二節.GC</b><b>的工作模式</b>
GC的工作模式分3種，Workstation GC with Concurrent GC off、 Workstation GC with Concurrent GC on、Server GC ，在.Net 2.0以上版本可以通過修改Config檔案來改變GC工作模式，例如啟用Server GC：
<configuration>
<runtime>
<gcServer enabled="true" />
</runtime>
</configuration>
或者通過.Net配置工具，檢視“我的電腦”節點屬性可以友善的改變GC工作模式，如下圖：
圖3 GC工作模式
<b>Workstation GC without Concurrent: </b>用于單CPU的伺服器，政策引擎會調節GC工作頻率，使用挂起->查找與标記->壓縮->恢複的流程進行GC工作。
<b>Workstation GC with Concurrent:</b> Concurrent GC與Non Concurrent GC模式相比，有着更靈活的反應速度，Winform應用程式和Windows services 服務程式預設采用這種模式，單CPU機器上隻能使用workstation GC方式，預設為 Workstation GC with Concurrent。
在這種模式下，第0、1代的收集仍然是要暫時挂起應用程式的，隻有在收集第2代時，才會并行處理，這種并行收集是利用多CPU
對Full GC進行并行處理，具體原理是将Full GC過程切分成多個短暫子過程對線程進行當機，線上程當機時間之外，應用程式仍然可
以正常運作。這主要通過将0代空間設定的很大，使Full GC時，CLR仍然能夠在0代中進行記憶體配置設定，如果Full GC時0代記憶體也已用盡，那麼應用程式将被挂起，等待Full GC的完成。
<b>Server GC</b>: 用于多CPU的伺服器，這種GC模式有着很高的性能和效率。這種模式下，CLR為每個CPU建立一個專用的GC線程，每個CPU可以獨立的為相應的heap執行GC操作，這些GC線程是以非并發的形式工作的，收集工作與線程正常工作不能同時進行，這就是說第0、1、2代的收集都會挂起應用線程。
在.Net 4.0中，有一種新的垃圾收集機制，叫做背景收集。這種機制以concurrent GC為基礎的，如上文所講，Workstation GC with Concurrent模式中，在Full GC過程時，CLR仍然能夠在0代中進行記憶體配置設定，如果Full GC時0代記憶體也已用盡，那麼應用程式将被挂起，等待Full GC的完成。
這個過程在背景收集機制中是這樣工作的，在進行Full GC時可以同時進行第0、1代收集，并且背景收集是一個獨立線程完成的，這個程序任務優先級低于第0、1代收集，如果在背景收集中需要對第0、1代收集，背景收集将會等待第0、1代收集完成後再進行工
作，當然第0、1代收集是需要短暫挂起應用的。
背景收集還會根據政策引擎的訓示，動态調節第0、1代的容量，減少前台收集(第0、1代收集)次數。
<b> 第三節 .Net 4.0</b><b>中的垃圾收集器</b>
在.Net 3.5 SP1中，FrameWork中新增了如下方法，并且在4.0中進行了優化，GC.RegisterForFullGCNotification 、GC.WaitForFullGCApproach 、GC.WaitForFullGCComplete 、GC.CancelFullGCNotification，這幾個方法都是針對Full GC（完整收集）的。
int maxGenerationThreshold
int largeObjectHeapThreshold
代碼
// Variable for continual checking in the
// While loop in the WaitForFullGCProc method.
static bool checkForNotify = false;
// Variable for suspending work
// (such servicing allocated server requests)
// after a notification is received and then
// resuming allocation after inducing a garbage collection.
static bool bAllocate = false;
// Variable for ending the example.
static bool finalExit = false;
// Collection for objects that
// simulate the server request workload.
static List<byte[]> load = new List<byte[]>();
public static void Main(string[] args)
{
try
// Register for a notification.
GC.RegisterForFullGCNotification(10, 10);
Console.WriteLine("Registered for GC notification.");
checkForNotify = true;
bAllocate = true;
// Start a thread using WaitForFullGCProc.
Thread thWaitForFullGC = new Thread(new ThreadStart(WaitForFullGCProc));
thWaitForFullGC.Start();
// While the thread is checking for notifications in
// WaitForFullGCProc, create objects to simulate a server workload.
int lastCollCount = 0;
int newCollCount = 0;
while (true)
if (bAllocate)
load.Add(new byte[1000]);
newCollCount = GC.CollectionCount(2);
if (newCollCount != lastCollCount)
// Show collection count when it increases:
Console.WriteLine("Gen 2 collection count: {0}", GC.CollectionCount(2).ToString());
lastCollCount = newCollCount;
}
// For ending the example (arbitrary).
if (newCollCount == 500)
finalExit = true;
checkForNotify = false;
break;
catch (OutOfMemoryException)
Console.WriteLine("Out of memory.");
GC.CancelFullGCNotification();
catch (InvalidOperationException invalidOp)
Console.WriteLine("GC Notifications are not supported while concurrent GC is enabled.\n"
+ invalidOp.Message);
<b>3.GC.WaitForFullGCApproach：</b>用來獲得垃圾收集器是否将要啟動完整垃圾收集的工作，該方法傳回GCNotificationStatus枚舉值，當枚舉為Succeeded時，
<b></b>
<b>// 檢視是否将啟動完整收集</b>
GCNotificationStatus s = GC.WaitForFullGCApproach();
if (s == GCNotificationStatus.Succeeded)
//do not GC.Collect()
else if (s == GCNotificationStatus.Canceled)
// GC.Collect()
<b> </b>
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<b>本文轉自Aicken(李鳴)部落格園部落格，原文連結：http://www.cnblogs.com/isline/archive/2010/01/01/1637241.html，如需轉載請自行聯系原作者</b>