.NET中垃圾回收（GC）的工作原理是什么

.NET中的垃圾回收通过代际机制管理内存，优先回收短期存活的第0代对象，利用根引用分析标记可达对象，并通过标记、清除、压缩三阶段回收内存，同时推荐使用IDisposable及时释放非托管资源。

.NET中的垃圾回收（GC）是一种自动内存管理机制，它的主要任务是为应用程序分配内存、回收不再使用的对象所占用的内存，并整理内存以提高性能。GC通过跟踪托管堆上的对象引用关系，判断哪些对象是“可达的”（仍在使用），哪些是“不可达的”（可以回收），从而安全地释放内存。

托管堆与对象生命周期

.NET中所有使用new关键字创建的对象都分配在托管堆上。GC负责管理这个堆。当一个对象被创建时，GC在堆上为其分配内存。只要程序中存在对该对象的有效引用，该对象就被视为“存活”。一旦没有任何引用指向它，它就成为垃圾回收的候选对象。

代际回收机制

GC采用代际（Generation）策略来提升效率，将对象分为三代：

• 第0代：最新创建的对象。GC最频繁地回收这一代。
• 第1代：经历过一次GC但仍然存活的对象。
• 第2代：长期存活的对象，如全局缓存或静态对象。GC较少回收这一代。

这种分代设计基于“弱代假说”：大多数对象生命周期很短。因此，GC优先检查第0代，能快速释放大量内存而无需扫描整个堆。

根引用与可达性分析

GC通过检查“根”（Roots）来判断对象是否可达。根包括：

• 全局或静态对象引用
• 正在执行的方法中的局部变量和参数
• 寄存器中的引用
• 等待被终结的对象队列

GC从这些根开始遍历对象图，标记所有能访问到的对象为“存活”，其余未标记的对象被视为垃圾。

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垃圾回收过程

GC的回收过程通常包含三个阶段：

• 标记（Mark）：遍历所有根，标记所有可达对象。
• 清除（Sweep）：扫描堆，将未标记的对象内存标记为空闲。
• 压缩（Compact，可选）：移动存活对象，减少内存碎片，使内存更紧凑。

压缩主要发生在较老的代中，尤其是第2代回收时，以优化内存布局。

终结与IDisposable

某些对象持有非托管资源（如文件句柄、数据库连接）。这类对象可以实现终结器（Finalizer），在被回收前由GC调用以释放资源。但由于终结器执行时间不确定，推荐实现IDisposable接口，并通过using语句及时释放资源。

基本上就这些。GC在后台自动运行，开发者无需手动干预内存释放，但理解其原理有助于写出更高效、低延迟的应用程序。比如避免频繁创建大对象、及时断开引用、正确使用using等模式，都能减轻GC压力。

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