C#的垃圾回收(GC)是什么？它是如何自动管理内存的？

答案：GC通过代际回收和可达性分析自动管理内存，优先回收短期对象以提升性能，开发者应避免频繁创建大对象并使用IDisposable及时释放非托管资源。

垃圾回收（Garbage Collection，简称 GC）是 C# 和 .NET 运行时（CLR）中用于自动管理内存的机制。它的主要作用是自动释放程序中不再使用的对象所占用的内存，避免内存泄漏和手动管理内存带来的错误。

GC 是如何工作的？

在 C# 中，所有引用类型的对象都分配在托管堆（Managed Heap）上。GC 负责监控这些对象的生命周期，并在适当的时候回收它们所占用的内存。

其核心原理基于“可达性”分析：如果一个对象无法通过任何活动的引用链访问到，它就被认为是“不可达”的，也就是垃圾，可以被安全回收。

GC 的基本流程

• 分配内存：当创建对象时，CLR 在托管堆上为其分配内存。只要空间足够，新对象就顺序分配。
• 标记阶段：GC 从根引用（如全局变量、局部变量、静态字段等）开始，遍历所有可达对象并进行标记。
• 清除阶段：未被标记的对象被视为垃圾，其所占内存被回收。
• 压缩阶段（可选）：为了减少内存碎片，GC 会移动存活对象，使内存更紧凑，同时更新所有引用指针。

代际回收（Generational Collection）

GC 使用“代”（Generation）机制来提高效率。对象根据存活时间分为三代：

• 第 0 代：最新创建的对象。回收最频繁。
• 第 1 代：经历过一次回收仍存活的对象。
• 第 2 代：长期存活的对象，如缓存或全局对象。回收最少。

大多数对象生命周期很短，因此 GC 优先回收第 0 代，提升性能。

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GC 如何触发回收？

GC 不是定时运行，而是在以下情况自动触发：

• 第 0 代内存已满，需要为新对象腾出空间。
• 调用 GC.Collect() 手动触发（一般不推荐）。
• 系统报告内存不足。

自动管理的优势与注意事项

GC 让开发者无需手动释放内存，减少了内存泄漏和悬空指针的风险。但也要注意：

• 大对象（大于 85KB）会被分配到大对象堆（LOH），回收成本高，尽量避免频繁创建。
• 即使对象已不可用，GC 也不一定立即回收，资源清理不能依赖析构函数。
• 实现 IDisposable 接口并使用 using 语句，能更及时地释放非托管资源（如文件句柄、数据库连接）。

基本上就这些。GC 在后台默默工作，让 C# 开发更安全高效，理解它的机制有助于写出更优的代码。

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