GC.Collect() and Finalize

Question

好的，众所周知，当GC将对象标识为垃圾时，它会隐式调用对象的Finalize方法。但是如果我执行GC.Collect()会发生什么？最终器依然会被执行吗？有人问了我这个问题，我回答了“是的”，然后我想：“那是否完全正确呢？”

- Sandeep

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为什么你没有尝试在析构函数中添加日志，以查看是否调用了“Finalize”？还是我漏掉了什么？！ - Likurg

这绝对不是一个“愚蠢的问题”。 - Eric Lippert

@Likurg - 是的，我本可以那样做并避免发布问题。但是这样知识只会限于我一个人。好的一面是，通过在这里发布，我得到了更详细的关于这个主题的答案，我希望它也能帮助其他SO用户！ - Sandeep

参见：.NET终结器是否总是被执行？ - Brian

Answer 1

好的，众所周知当GC将对象标记为垃圾时，它会隐式调用该对象的Finalize方法。但这不是真实情况，因为为了成为“知识”，一个陈述必须是真实的。该陈述是错误的，垃圾收集器在执行其跟踪过程中，无论是自动运行，还是您调用Collect方法，都不会运行终结器。 终结器线程会在跟踪收集器找到垃圾后异步运行终结器，而这发生在对Collect的调用与此无关。以下是其工作原理的简化概述：

- 当进行一次垃圾收集时，垃圾收集器跟踪线程跟踪根——即已知的存活对象以及它们引用的每个对象，以此类推——来确定死亡对象。 - 具有挂起终结器的“死”对象被移动到终结器队列中。终止器队列是一个根，因此这些“死”对象实际上仍然是存活的。 - 终结器线程通常是与GC跟踪线程不同的线程，最终运行并清空终结器队列。然后这些对象变成真正的死对象，并在下一个跟踪线程的收集中收集它们。（当然，因为它们刚刚幸存第一次收集，所以它们可能在更高的代中。）

就像我说的那样，这有些过于简化了；最终器队列的详细工作方式比这要复杂一些。但它足以传达足够的思想。在这里的实际影响是，你不能假定调用Collect也会运行终结器，因为它不会。让我再重复一遍：垃圾收集器的跟踪部分 不会 运行终结器 ，而Collect仅运行收集机制的跟踪部分。

如果您希望保证所有终结器已运行，请在调用Collect后调用名副其实的WaitForPendingFinalizers。它将暂停当前线程，直到终结器线程完成清空队列。如果您想确保那些已终结的对象已被回收，则需要再次调用Collect 第二次。

当然，毋庸置疑，您应该只将此用于调试和测试目的。在没有非常，非常好的理由的情况下，不要在生产代码中执行此类操作。

- Eric Lippert

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@Sandeep：嗯，我想这取决于你是否认为终结器线程是垃圾收集器的一部分。我认为垃圾收集器特指追踪根的东西，但如果你认为垃圾收集器是处理清理的所有机制，那么我想这是正确的。我会澄清答案。 - Eric Lippert

我完全同意。但我只是想知道（出于好奇）-是谁通知终结器线程开始执行的？是GC吗？ - Sandeep

很高兴在SO上看到你回来了，Eric。 - MgSam

@MgSam：谢谢！有些空闲时间可以花在上面真是太好了！我们会看看它能持续多久。 - Eric Lippert

@HenkHolterman：不会。在进入终结队列之后，从大对象堆中分配的对象不会进入更高的代，因为 LOH 不是分代的。在经过 2 代之后进入终结队列的对象也不会进入更高的代，因为 2 代是最高的。在非分代版本的 CLR（例如紧凑框架）上进入终结队列的对象也不会进入更高的代。 - Eric Lippert

Answer 2

实际上答案是"这取决于情况"。实际上有一个专门的线程执行所有终结器。这意味着对 GC.Collect 的调用仅触发了此过程，并且执行所有终结器将异步调用。

如果您想等待直到所有终结器都被调用，您可以使用以下技巧：

GC.Collect();
// Waiting till finilizer thread will call all finalizers
GC.WaitForPendingFinalizers();

- Sergey Teplyakov

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@OP：有一些原因可能会让你想这样做（例如，作为性能优化）。但是，如果使用这种代码的动机是为了修复程序逻辑，则该代码应该使用 IDisposable.Dispose（最好通过 using 语句）来代替。 - Brian

Answer 3

可以，但不是立即进行。这段摘录来自Microsoft .NET Framework的垃圾回收：自动内存管理 (MSDN Magazine) (*)

当应用程序创建一个新对象时，new运算符从堆中分配内存。如果对象的类型包含Finalize方法，则会将指向该对象的指针放置在终结器队列上。终结器队列是由垃圾回收器控制的内部数据结构。队列中的每个条目都指向一个对象，该对象在其内存可以被回收之前应调用其Finalize方法。

当发生GC时，垃圾回收器会扫描终结器队列，寻找指向这些对象的指针。找到指针后，指针将从终结器队列中删除，并附加到可及队列（发音为“F-可达”）。可及队列是另一个由垃圾回收器控制的内部数据结构。可及队列中的每个指针标识一个准备调用其Finalize方法的对象。

有一个专用于调用Finalize方法的特殊运行时线程。当可及队列为空（通常情况下是这样）时，此线程会进入休眠状态。但是，当条目出现时，此线程会醒来，从队列中删除每个条目，并调用每个对象的Finalize方法。因此，您不应在Finalize方法中执行任何假设执行代码的线程的代码。例如，在Finalize方法中避免访问线程本地存储。

(*) 来自2000年11月，所以有些内容可能已经发生变化。

- stuartd

Answer 4

当垃圾收集器（无论是响应内存压力还是 GC.Collect()）进行垃圾回收时，需要终结的对象会被放入终结队列。

除非您调用 GC.WaitForPendingFinalizers()，否则这些对象的终结器可能会在垃圾回收完成后长时间在后台执行。

顺便说一下，并不保证终结器会被完全调用。从 MSDN 中得知...

以下情况下，终结器可能无法运行到完成或根本不运行：

• 另一个终结器无限期地阻塞（进入无限循环、尝试获取它永远无法获取的锁等等）。因为运行时试图将终结器运行到完成，所以如果一个终结器无限期地阻塞，则可能不会调用其他终结器。
• 进程在未给运行时清理的机会的情况下终止。在这种情况下，运行时对进程终止的第一个通知是 DLL_PROCESS_DETACH 通知。

仅当可终结对象数量持续减少时，运行时才会在关闭期间继续终结对象。

- Branko Dimitrijevic

Answer 5

这里还有几点值得提一下。

Finalizer 是 .net 对象释放非托管资源的最后一步。只有在您没有正确处理实例时，才会执行 Finalizers。理想情况下，在许多情况下都不应该执行 finalizers，因为适当的 dispose 实现应该抑制终结操作。

这里有一个正确的 IDispoable 实现示例。

如果您调用任何可处置对象的 Dispose 方法，则应清除所有引用并抑制终结操作。如果有任何不太好的开发人员忘记调用 Dispose 方法，则 Finalizer 就是救命稻草。

- CharithJ