.NET 中的垃圾回收机制如何优化？

选择合适的GC模式可提升性能，工作站GC适合交互式应用，服务器GC适用于高并发场景，后台GC减少暂停时间；通过减少对象分配、重用对象、避免频繁大对象分配优化GC压力；利用StringBuilder、对象池、Span<T>等技术降低堆分配；.NET Core 3.0+支持LOH压缩，减少内存碎片；使用PerfView、dotnet-trace等工具监控GC行为，分析回收频率与暂停时间，持续调优内存管理。

.NET 中的垃圾回收（Garbage Collection, GC）是自动内存管理的核心机制，它负责释放不再使用的对象所占用的内存。虽然 .NET 的 GC 已经高度优化，但在高吞吐、低延迟或大内存应用场景中，仍可能成为性能瓶颈。通过合理配置和编码实践，可以显著提升 GC 表现。

选择合适的 GC 模式

.NET 支持多种 GC 模式，根据应用类型选择合适的模式能有效减少暂停时间并提升性能：

• 工作站 GC（Workstation GC）：适用于桌面应用或 IIS 托管的 Web 应用。它优先响应性，GC 暂停时间短，适合交互式场景。
• 服务器 GC（Server GC）：针对多核服务器优化，每个 CPU 核心都有独立的 GC 堆和线程，吞吐量更高，适合高并发服务端应用。可通过项目文件或 runtimeconfig.json 启用。
• 后台 GC：无论是工作站还是服务器模式，.NET 4.0+ 都支持并发/后台 GC，能在应用程序运行的同时执行部分回收工作，减少第2代 GC 的暂停时间。

减少对象分配与生命周期管理

GC 压力主要来自频繁的对象分配和晋升到第2代。优化分配行为可直接减轻 GC 负担：

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• 避免在循环中创建临时对象，尤其是字符串拼接，应使用 StringBuilder 替代 + 操作。
• 重用对象，如使用对象池（ArrayPool<T>、MemoryPool<T>）处理缓冲区，减少短期大对象分配。
• 尽量减小对象生命周期，使对象在第0代就被回收，避免晋升到更高级别。
• 谨慎使用闭包和匿名方法，防止意外延长局部变量的生命周期。

优化大对象堆（LOH）行为

大于 85,000 字节的对象会进入大对象堆（Large Object Heap），传统上 LOH 不进行压缩，容易产生碎片：

• .NET Core 3.0+ 和 .NET 5+ 支持 LOH 压缩，可通过代码触发：GC.Collect(GC.MaxGeneration, GCCollectionMode.Default, forceFullCollection: true)，或设置环境变量启用自动压缩。
• 避免频繁分配和释放大数组，考虑分块处理或复用。
• 使用 Span<T> 和 Memory<T> 减少堆分配，尤其在处理字节流时。

监控与调优工具辅助

借助诊断工具观察 GC 行为，定位瓶颈：

• 使用 PerfView 或 dotnet-trace 分析 GC 暂停时间、回收频率和代数分布。
• 通过 EventCounter 在运行时监控 GC 次数和内存使用情况。
• 查看性能计数器如 ".NET CLR Memory\# Gen 0 Collections" 判断是否第0代回收过于频繁。
• 启用 GC 日志（通过环境变量或 ETW 事件）分析长时间暂停原因。

基本上就这些。GC 优化不是一蹴而就，关键是理解应用的内存模式，结合场景调整配置并持续观测。不复杂但容易忽略。

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