第一節. gc的演算法與工作方式
1.演算法
垃圾收集器的本質,就是跟蹤所有被引用到的物件，整理物件不再被引用的物件，**相應的記憶體。
這聽起來類似於一種叫做「引用計數(reference counting)」的演算法，然而這種演算法需要遍歷所有物件，並維護它們的引用情況，所以效率較低些，並且在出現「環引用」時很容易造成記憶體洩露。所以.net中採用了一種叫做「標記與清除(mark sweep)」演算法來完成上述任務。
「標記與清除」演算法，顧名思義，這種演算法有兩個本領：
「標記」本領——垃圾的識別：從應用程式的root出發，利用相互引用關係，遍歷其在heap上動態分配的所有物件，沒有被引用的物件不被標記，即成為垃圾；存活的物件被標記，即維護成了一張「根-物件可達圖」。
其實，clr會把物件關係看做「樹圖」，無疑，了解資料結構的同學都知道，有了「樹圖」的概念，會加快遍歷物件的速度。
檢測、標記物件引用，是一件很有意思的事情，有很多方法可以做到，但是只有一種是效率最優的，.net中是利用棧來完成的，在不斷的入棧與出棧中完成檢測：先在樹圖中選擇乙個需要檢測的物件，將該物件的所有引用壓棧，如此反覆直到棧變空為止。棧變空意味著已經遍歷了這個區域性根(或者說是樹圖中的節點)能夠到達的所有物件。樹圖節點範圍包括區域性變數(實際上區域性變數會很快被**，因為它的作用域很明顯、很好控制)、暫存器、靜態變數，這些元素都要重複這個操作。一旦完成，便逐個物件地檢查記憶體，沒有標記的物件變成了垃圾。
「清除」本領——**記憶體：啟用compact演算法，對記憶體中存活的物件進行移動，修改它們的指標，使之在記憶體中連續，這樣空閒的記憶體也就連續了，這就解決了記憶體碎片問題，當再次為新物件分配記憶體時，clr不必在充滿碎片的記憶體中尋找適合新物件的記憶體空間，所以分配速度會大大提高。但是大物件（large object heap）除外，gc不會移動乙個記憶體中巨無霸，因為它知道現在的cpu不便宜。通常，大物件具有很長的生存期，當乙個大物件在.net託管堆中產生時，它被分配在堆的乙個特殊部分中，移動大物件所帶來的開銷超過了整理這部分堆所能提高的效能。
compact演算法除了會提高再次分配記憶體的速度，如果新分配的物件在堆中位置很緊湊的話，快取記憶體的效能將會得到提高，因為一起分配的物件經常被一起使用(程式的區域性性原理)，所以為程式提供一段連續空白的記憶體空間是很重要的。
2.代齡(generation)
代齡就是對heap中的物件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代中的物件往往是比較大的。generation的層級與framework版本有關，可以通過呼叫gc.maxgeneration得知。
通常，gc會優先收集那些最近分配的物件(第0代)，這與作業系統經典記憶體換頁演算法「最近最少使用」演算法如出一轍。但是，這並不代表gc只收集最近分配的物件，通常，.net gc將堆空間按物件的生存期長短分成3代：新分配的物件在第0代(0代空間最大長度通常為256k)，按位址順序分配，它們通常是一些區域性變數；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物件，它們通常是一些如表單，按鈕等物件；第2代是經歷過幾次垃圾收集後仍然駐留在記憶體中的物件，它們通常是一些應用程式物件。
當記憶體吃緊時(例如0代物件充滿)，gc便被調入執行引擎——也就是clr——開始對第0代的空間進行標記與壓縮工作、**工作，這通常小於1毫秒。如果**後記憶體依然吃緊，那麼gc會繼續**第1代(**操作通常小於10毫秒)、第2代，當然gc有時並不是按照第0、1、2代的順序收集垃圾的，這取決於執行時的情況，或是手動呼叫gc.collect(i)指定**的代。當對第2代**後任然無法獲得足夠的記憶體，那麼系統就會丟擲outofmemoryexception異常
當經過幾次gc過後，0代中的某個物件仍然存在，那麼它將被移動到第1代。同理，第1、2代也按同樣的邏輯執行。
這裡還要說的是，gc heap中代的數量與容量，都是可變的(這由乙個「策略引擎」控制，在第二節中，會介紹到「策略引擎」)， 以下**結合windbg可以說明這個問題，以下**中，可以通過單擊按鈕「button1」，不斷的分配記憶體，而後獲得物件「a」的代齡情況，並且在form載入時也會獲得「a」的代齡。
code
public partial class form1 : form
private void button1_click(object sender, eventargs e)
private void form1_load(object sender, eventargs e)
} 程式剛載入時，「a」的代齡為第0代，通過windbg我們還獲得了以下資訊：
可以看出，gc堆被分成了兩個段，三代，每代起始位址十進位制差值為12。
點選數次「button1」按鈕後，「a」的代齡公升為第2代，通過windbg我們又獲得了以下資訊：
這裡要注意乙個很關鍵的地方，就是各代的起始(generation x starts at)十進位制位址差值不再是12，0代與1代差為98904，1代與2代差為107908，這說明代的大小隨程式執行在改變，並且gc heap的大小也有變化。
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