.NET Core 内存管理

内存分配

栈空间和堆空间

栈空间用于存储值类型变量、方法参数等，由系统自动分配释放，无需GC介入；堆空间用于存储引用类型对象，由GC统一管理。new关键字创建的对象实际分配在托管堆中，栈上仅保存该对象的引用地址。

值类型和引用类型

所有值类型都隐式继承自System.ValueType，而System.ValueType本身又继承自System.Object，值类型直接存储数据本身，分配在栈上；引用类型存储的是指向堆中数据的地址，分配在托管堆中。

cs 复制代码

// 值类型示例
int a = 10; // 分配在栈上

// 引用类型示例
var person = new { Name = "张三", Age = 20 }; // 实例分配在托管堆，栈上仅存引用

创建一个新对象

.NET Core采用两种分配器：

线性分配器：通过移动NextObjPtr指针直接分配内存，速度极快，是小对象堆的默认分配方式。
空闲链表分配器：维护内存中空闲块的链表，当线性分配器没有足够连续空间时，从链表中查找匹配的空闲块进行分配，主要用于大对象堆和固定对象堆。

小对象堆分配

小对象堆（SOH）专门存放小于85000字节的对象，内部划分为Gen 0、Gen 1、Gen 2三个代，分配时直接移动指针，GC回收时会自动压缩内存消除碎片。

大对象堆分配

大于等于85000字节的对象直接进入大对象堆（LOH），逻辑上属于Gen 2的一部分，仅在Full GC时才会被回收，默认不执行内存压缩，容易产生内存碎片，可通过GCSettings.LargeObjectHeapCompactionMode手动触发压缩。

固定对象堆分配

固定对象堆（POH）专门存放需要被固定（不能被GC移动）的对象，主要用于和非托管代码交互的场景，避免GC移动对象导致非托管指针失效，仅使用空闲链表分配器进行内存管理。

垃圾回收器图解和过程

分代

GC基于"大部分对象生命周期很短"的假设，将托管堆划分为3代：Gen 0（新创建的短生命周期对象，回收频率最高）、Gen 1（中间缓冲代）、Gen 2（长生命周期对象，回收频率最低），大对象堆逻辑上属于Gen 2。

标记阶段

GC首先暂停所有用户线程，从应用程序的根对象（栈变量、静态字段、CPU寄存器等）出发，遍历所有可达对象，将存活对象的同步块索引标记位设为1，不可达对象不做标记。

计划阶段

GC扫描所有未标记的对象，将它们标记为可回收的垃圾对象，同时合并相邻的空闲内存块，生成空闲链表，为后续的内存整理做准备。

重定位阶段

GC移动所有存活对象到内存段的一端，消除内存碎片，同时更新所有指向这些对象的引用地址，确保所有引用都指向对象的新内存位置。

清扫阶段

GC将所有不可达对象占用的内存空间全部释放，更新托管堆的NextObjPtr指针，使其指向最后一个存活对象的末尾位置，恢复所有用户线程的执行。

资源释放

Dispose

通过实现IDisposable接口，手动释放非托管资源（文件句柄、数据库连接等），标准实现模式如下：

cs 复制代码

public class FileResource : IDisposable
{
 private IntPtr _fileHandle;
 private bool _disposed = false;

 public void Dispose()
 {
     Dispose(true);
     GC.SuppressFinalize(this);
 }

 protected virtual void Dispose(bool disposing)
 {
     if (_disposed) return;

     if (disposing)
     {
         // 释放托管资源
     }

     // 释放非托管资源
     Win32.CloseHandle(_fileHandle);
     _disposed = true;
 }

 ~FileResource() => Dispose(false);

}

DisposeAsync

.NET Core 2.1及以上版本支持IAsyncDisposable接口，用于异步释放资源，避免在释放IO密集型资源时阻塞线程：

cs 复制代码

public class AsyncFileWriter : IAsyncDisposable
{

 private StreamWriter _writer;
 private bool _disposed = false;

 public async ValueTask DisposeAsync()
 {
     if (_disposed) return;

     if (_writer != null)
     {
         await _writer.DisposeAsync();
     }

     _disposed = true;

 }
}

垃圾回收器的设置

工作站模式与服务器模式的垃圾回收

工作站GC：默认模式，适合桌面应用，使用单线程执行GC回收，占用资源少。
服务器GC：专为多CPU服务器场景优化，为每个CPU分配独立的GC堆和回收线程，并行执行回收操作，大幅提升高并发场景下的GC性能。

普通垃圾回收和后台垃圾回收

普通GC：回收过程中完全暂停所有用户线程，执行时间随Gen 2体积增大而变长。
后台GC：在.NET Core中默认启用，执行Gen 2回收时允许用户线程部分并行运行，大幅降低Full GC的暂停时间，仅在关键阶段短暂暂停线程。

设置延迟模式

通过GCSettings.LatencyMode可以调整GC的延迟策略：
Batch：工作站GC的默认模式，最大化吞吐量，暂停时间较长。
Interactive：平衡吞吐量和暂停时间，适合UI交互场景。
LowLatency：低延迟模式，尽可能减少GC暂停时间，适合对响应速度要求极高的实时系统。

垃圾回收器参数调优

可以在runtimeconfig.json中配置GC参数优化性能：

cs 复制代码

{

"runtimeOptions": {
 "configProperties": {
   "System.GC.Server": true,
   "System.GC.Concurrent": true,
   "System.GC.HeapHardLimitPercent": 70
 }
}

}

同时推荐使用对象池（如ArrayPool<T>、RecyclableMemoryStream）复用大对象，减少大对象堆的分配压力，降低Full GC的触发频率。

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内存分配

栈空间和堆空间

垃圾回收器 图解和过程

资源释放

垃圾回收器的设置

垃圾回收器图解和过程