C#中的垃圾回收和作用域是如何工作的？

Question

我正在学习C#，之前学过Python，希望了解C#垃圾收集器的工作原理。我发现，一旦我明白了Python背后的原理，就会对Python有更深的理解，也希望避免在学习Python时犯的初学者错误。

我找不到任何清晰的解释，说明什么时候会进行垃圾回收，因此还有一些问题：

1. 当一个对象的最后一个引用超出范围时，该对象会发生什么？它是否被垃圾回收，或者在返回定义它的范围时仍然存在？
2. 何时减少引用数量？这让我想知道它是否使用引用计数或其他技术...

回答这些问题，甚至提供清晰简明的概述，将获得饼干（或赞），如果你的答案还能比较一下Python的做法，那就更棒了。我不关心哪种方法更好，只是想了解细节。同时，在programmers.stackexchange上回答我的原帖将不胜感激...

- theheadofabroom

Answer 1

dotnet的GC引擎是一种标记-清除引擎，而不是像Python中常见的引用计数引擎。该系统不维护变量引用计数，而是在需要回收内存时运行“清理程序”，标记所有当前可达指针，并移除所有不可达的指针（因此超出作用域）。

您可以在这里了解更多有关其工作原理的信息：
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ee787088.aspx

该系统通过从特定的“根”位置开始，如全局对象和堆栈上的对象，找到“可达”对象，并跟踪由这些对象引用的所有对象，以及由它们引用的所有对象等，直到构建完整的树状结构。这比听起来要快。

- tylerl

Answer 2

在对一个对象的最后一次引用消失后的某个不确定时间点，该对象将被收集。

你第一个问题的第二部分没有意义。
如果你可以重新进入定义对象的作用域（例如lambda表达式），那么显然仍然存在一个引用。

垃圾回收器根本不使用引用计数。
相反，它使用了一种“标记-清除”算法，更多细节可参考此处链接。

- SLaks

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好的，那么举个例子：我正在运行一个循环，有没有一种方法可以在第一次进入该循环时实例化一个变量，然后在下一次循环中该变量仍然保留其旧值，直到您更改它，而不是未实例化？ - theheadofabroom

@Bigg：只需将变量移到循环外即可。 - SLaks

我不是在寻求解决方法，而是想了解行为应该是什么。我希望答案是否定的，这只是一个粗略的例子，旨在说明我的思路。 - theheadofabroom

不移动变量。该变量的作用域限定在循环的内部块中；在该迭代之后，它就消失了（除非在其他地方保留，例如 lambda 函数）。 - SLaks

Answer 3

垃圾回收不是由引用超出范围触发的。垃圾回收通常在为新对象分配存储空间时触发，特别是当零代预算耗尽时。也就是说，对象有资格进行垃圾回收和实际回收之间可能会有很大的延迟。正如其他人已经指出的那样，CLR不使用引用计数，而是采用标记和清除方法。

关于垃圾回收的所有细节信息的一个好的信息来源是Jeffrey Ricther的书CLR via C#。这本书详细介绍了堆如何分区以及垃圾回收的工作原理。如果您对.NET实现细节感兴趣，强烈推荐。

- Brian Rasmussen

Answer 4

当一个对象不再有强引用时，不会立即发生任何事情。每个对象都被分配一个代号，0、1或2。最初，所有对象都放置在0代中。使用标记-清除算法，垃圾回收器将定期检查一代。如果实例仍然具有任何强引用，则将其提升到更高的一代，最高为2（通常较少检查）。这背后的理论是大多数对象通常寿命短暂，因此如果一个对象已经存活了足够长的时间以使其进入第1代，则不需要经常进行检查。

.NET GC中没有引用计数。相反，它使用标记和清除。

- vcsjones