垃圾回收器檢查托管堆中是否有應用程序不再使用的對象，如果有，他們使用的內存就可以回收(如果一次垃圾回收之后堆中仍然沒有可用的內存，new操作符就會拋出一個OutOfMemoryException)。垃圾回收器如何知道應用程序正在使用一個對象呢？這個說起來比較復雜。

每個應用程序都包含一組根。每個根都是一個存儲位置，其中包含指向引用類型對象的一個指針。該指針要么引用托管堆中的對象，要么為null，例如：類型中定義的任何靜態字段被認為是一個根。除此之外，任何方法的參數和局部變量也被認為是一個根。只有引用類型的變量才能被認為成根；值類型的變量永遠不被認為成根。

垃圾回收期開始執行時，它假設堆中所有對象都是垃圾，換句話說，它假設線程棧中沒有引用堆中對象的變量，沒有CPU寄存器引用堆中的對象，也沒有靜態字段引用堆中的對象。垃圾回收期第一階段就是所謂的Marking(標記)階段。垃圾回收期沿著線程棧上行檢查所有根。如果發現一個根引用一個對象，就在對象的“同步塊索引字段”上做一個標記。例如：垃圾回收器發現一個局部變量指向堆中的一個對象。下圖展示了一個堆，其中包含幾個已經分配的對象。應用程序的根直接引用對象A、C、D、F。

所有這些對象都以標記。標記對象D時垃圾回收期發現這個對象含有一個引用了對象H的字段，造成對象H也被標記。垃圾回收期就是這樣，以遞歸的形式遍歷所有可達的對象。

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標記好根和他引用的字段之后，垃圾回收器檢查下一個根，并繼續標記對象。如果垃圾回收期試圖標記一個先前標記過的對象。就會停止沿著這個路徑走下去，這個行為有兩個目的。首先垃圾回收期不會多遍歷一組對象，所以性能能得到提升。其次，如果存在對象的循環鏈表，可以避免陷入無限循環。

檢查好所有根之后，堆中將包含一組已標記的對象和未標記的對象。已標記的對象是通過應用程序可達的對象，而未標記的對象時不可達的，不可達的對象被認為是垃圾，他們占據的內存就可以回收，現在垃圾回收期開始第二個階段壓縮階段。這個階段垃圾回收器線性的遍歷堆，以尋求未標記對象的連續內存塊。如果發現的內存塊比較小，垃圾回收期會忽略他們，如果發現的內存塊比較大，垃圾回收器就會把非垃圾的對象移動到這里以壓縮棧。

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很自然，移動內存中的對象之后，包含指向這些對象中的指針變量將變的無效。所以垃圾回收期現在開始重現訪問應用程序的根，并修改他們來指向新內存的地址。另外，如果對象中的字段指向的是另一個已移動的對象的字段，垃圾回收期也要負責修正這些字段的值。堆內存壓縮之后，托管堆得NextObjPtr指針指向緊接在最后一個非垃圾回收之后的位置 ，下圖是垃圾回收之后的托管堆。

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如你所見，垃圾回收期造成顯著的性能損失，這是使用托管堆得主要缺點。但是需要注意的是，垃圾回收期只有在0代已滿的時候才回收。在此之前，托管堆得性能遠遠高于C運行時。最后，CLR的垃圾回收期提供了一些特殊的優化措施，可以大幅提高垃圾回收的性能。(后面講說代的概念)

作為程序員，我們從前面的討論中得出兩個重要的認識。第一點，不必自己寫代碼來管理應用程序所用的對象的生存期。第二點，前面一章描素的bug將不復存在。首先，不可能再發生對象泄露的情況。因為任何對象只要應用程序沒有根引用它，都會在某個時刻被垃圾回收期回收，所以應用程序不可能發生內存泄露的情況，另外應用程序也不可能再訪問已經釋放的對象。其次，不可能訪問一個已經釋放的對象。這是因為如果對象可達，就不會被釋放；如果它不可達，應用程序就沒辦法訪問它。另外，由于垃圾回收器導致了內存的壓縮，所以托管對象不可能造成托管堆進程虛擬空間地址的碎片化。如果是非托管代碼，地址空間的碎片化可能非常嚴重。但是使用托管堆是這個問題就不發生了，另外是在使用大對象的時候，托管堆仍然有可能碎片化。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的第二节：垃圾回收期算法简介的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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