C# 内存的理解通俗说

一.概念

　　堆栈是什么？

　　在说堆栈之前，先说说内存是神马？

　　内存：程序在运行的过程，电脑需要不断通过CPU进行计算，这个计算的过程会读取并产生运算的数据，这些数据需要一个存储容器存放。这个容器，这就是内存了。

　　我们知道C#是强类型语言，每个变量和常量都有一个类型，即所有的数据都会有一个类型。在.Net中，所有的类型又分为值类型和引用类型。简单介绍一下。

　　　　值类型：使用int,float,struct，enum关键字直接继承自System.ValueType定义的类型。

　　　　引用类型：Class，interface，string，delegate继承自System.Object。

　　值类型和引用类型有什么区别呐？

　　主要区别在于值类型对象固定大小，引用类型对象可以指向任何类型，无法确定其大小。因此内存区域分为栈和堆。值类型存储在栈上，引用类型存储在堆上。

二.栈和堆

　　　　　　栈：操作系统会为每条线程分配一定的空间，Windows为1M。在栈上的成员不受GC管理器的控制，直接由操作系统分配。或者理解为存储短期较小数据块，超出作用域，自动释放。

　　　　　　堆：主要用来存放引用类型对象，不需要我们人工去分配和释放，由GC管理器托管。或者理解为存储长期较大数据块，超出作用域并不会被释放，保持被分配的状态。GC会处理未引用的堆内存。

　　　　　　不同于值类型直接在栈中存放值，引用类型还需要在栈中存放一个指向堆中对象的值的地址。

　　　　　　值类型，引用类型区别详见：https://www.cnblogs.com/u3ddjw/p/6756536.html

　　　　　　值类型和引用类型之间可以互转吗？

　　　　　　　　　这个需求，是很常见，所以要说一下。答案是肯定的,当然可以，这里就需要提到装箱（值类型===>引用类型），拆箱（引用类型===>值类型）。

　　　　　　　　　　装箱：

　　　　　　　　　　　　　　I.分配堆内存

　　　　　　　　　　　　　　II.将值类型的实例字段拷贝到新分配的堆内存中

　　　　　　　　　　　　　　III.返回托管堆中新分配的对象的地址在栈中。这个地址就是一个指向对象的引用。

　　　　　　　　　　拆箱：

　　　　　　　　　　　　　　I.检查对象实例，确保它是给定值类型的一个装箱值。

　　　　　　　　　　　　　　II.将该值实例复制到值类型变量中。

三.GC垃圾管理器

　　 ①GC和堆内存联系

　　　　上述说到栈是操作系统实时自动分配释放，不需要我们去管理。堆内存也是由GC控制管理。但是GC并不是实时管理的，是需要通过程序员手动或系统定时触发的。因为GC是一个耗时的操作，可能在有些系统中触发的不合时宜（明显卡顿）。所以，GC也需要优化，需要控制在合事宜的情况触发。比如游戏中我们需要在切换Loading时触发GC，而在游戏战斗中控制不能被触发。

　　　　因此优化GC，就是优化堆内存，就是尽量减少堆内存，及时回收堆内存。

　　 ②GC是什么？

　　　　 GC即（Gabarage Collector，垃圾回收器），归属于CLR（公共语言运行时，可以理解为.Net虚拟机），专门用于回收托管堆内存的

　　 ③GC如何释放堆内存的？

　　　　GC清理堆时，GC收集器会通过一定的算法清理堆中的对象，并且版本不同算法也不同。标记-压缩算法：通过一个图的数据结构来收集对象的根，这个根就是引用地址。可以理解为指向托管堆的关系线。当触发这个算法时，会检查图中的每个根是否可达，如果可达，则对其标记，然后在堆上找到剩余没有标记的对象进行删除，这样，

那些不再使用的堆中对象就删除了。

　　　　为了优化内存结构，减少在图中搜索的成本，GC机制又为每个托管堆对象定义了一个属性，将每个对象分为三个等级，0代，1代，2代。

每当new一个对象的时候，该对象会被定义为第0代，当GC开始回收的时候，先从第0代开始，在这样一次回收动作之后，0代没有被回收的对象则被定义为第1代，当回收第1代的时候，第1代中没有被清理的对象会被定义为第2代。

　　　　CLR会为0/1/2代选择一个预算的容量，0代通常为256k-4mb预算，1代为512-4m，2代不受限制，最大可扩充至操作系统的整个内存空间。代数越长说明这个对象经历了回收的次数越多，那就意味着该对象是最不容易被清除的。这种分代的思想将对象分割成新老对象，进而配对不同的清除条件，这种巧妙的思想避免了直接清理整个堆（卡顿后果）。　　　

扩展说明：

　比如Unity采用贝姆垃圾回收机制与.Net垃圾回收器相比一直有很大的限制。

　　I.贝姆垃圾回收：无分代\并行，执行时所有线程阻塞；每次标记都会访问所有可达的对象（穷举搜索垃圾）。这种方式极有可能在短时间造成帧率下降，影响玩家体验。

　　II.分代回收：效率高很多。

　　参考：https://1996v.cnblogs.com/p/9037603.html?from=timeline&isappinstalled=0　

原文地址：https://www.cnblogs.com/guokun/p/11042903.html