.Net的对象处理和垃圾回收

　　CLR垃圾回收器根据所占空间大小划分对象。大对象和小对象的处理方式有很大区别。比如内存碎片整理 —— 在内存中移动大对象的成本是昂贵的，让我们研究一下垃圾回收器是如何处理大对象的，大对象对程序性能有哪些潜在的影响。

　　大对象堆和垃圾回收

　　在.Net 1.0和2.0中，如果一个对象的大小超过85000byte，认为这是一个大对象。这个数字是根据性能优化的经验得到的。当一个对象申请内存大小达到这个阀值，它会被分配到大对象堆上。这意味着什么呢？要理解这个，我们需要理解.Net垃圾回收机制。

　　如大多人所知道的，.Net GC是按照“代”来回收的。程序中的对象共有3代，0代、1代和2代，0代是年轻的对象，2代对象存活的时间长。GC按代回收垃圾也是出于性能考虑的；通常的对象都会在0代是被回收。例如，在一个asp.net程序中，和每一个请求相关的对象都应该在请求结束时回收掉。而没有被回收的对象会成为1代对象；也是说1代对象是常驻内存对象和马上消亡对象之间的一个缓冲区。

　　从代的角度看，大对象属于2代对象，因为只有在2代回收时才会处理大对象。当某代垃圾回收执行时，会同时执行更年轻代的垃圾回收。比如：当1代垃圾回收时会同时回收1代和0代的对象，当2代垃圾回收时会执行1代和0代的回收.

　　代是垃圾回收器区分内存区域的逻辑视图。从物理存储角度看，对象分配在不同的托管堆上。一个托管堆（managed heap）是垃圾回收器从操作系统申请的内存区（通过调用windows api VirtualAlloc）。当CLR载入内存之后，会初始化两个托管堆，一个大对象堆（LOH –large object heap）和一个小对象对（SOH – small object heap）。

　　内存分配请求是将托管对象放到对应的托管堆上。如果对象的大小小于85000byte，它会被放置在SOH；否则会被放在LOH上。

　　对于SOH，对象在执行一次垃圾回收之后，会进入到下一代。也是说如果在第一次执行垃圾回收时，存活下来的对象会进入第二代，如果在第2次垃圾回收之后该对象仍然没有被当作垃圾回收掉，它会成为2代对象；2代对象是老的对象不会在提升代数。

　　当触发垃圾回收时，垃圾回收器会在小对象堆做碎片整理，将存活下来的对象移动到一起。而对于大对象堆，由于移动内存的开销很大，CLR团队选择只是清除它们，将回收掉的对象组成一个列表，以便满足下次有大对象申请使用内存，相邻的垃圾对象会被合并成一块空闲的内存块。

　　需要时时留意的是，直到.Net 4.0中也不会对大对象堆做碎片整理操作，将来也许会做。因此如果你要分配大对象并不想他们被移动，你可以使用fixed语句。

　　如下小对象堆SOH的回收示意图

　　上图中第一次垃圾回收之前有四个对象obj0-3；在第一垃圾回收之后obj1和obj3被回收了，同时obj2和obj0移动到一起了；在第二次垃圾回收之前有分配了三个对象obj4-6；在第二次执行垃圾回收之后obj2和obj5被回收了，obj4和obj6被移动到obj0旁边。

　　下图是大对象堆LOH回收示意图

　　可以看到在未执行垃圾回收之前，一共有四个对象obj0-3；第一次二代垃圾回收之后obj1和obj2被回收掉了，回收掉之后obj1和obj2所占空间被合并到了一起，在obj4申请分配内存时把obj1和obj2回收后释放的空间分配给它了；同时留下了一块内存碎片。如果这个碎片的大小小于85000byte，那么这个碎片在这个程序的生命周期中永远不能被再次利用了。

　　如果大对象堆上没有足够的空闲内存容纳要申请的大对象空间，CLR首先会尝试向操作系统申请内存，如果申请失败，会触发一次二代回收来尝试释放一些内存。