对GC工作模式的分类

为了满足不同的内存使用要求，GC 有一些选项来配置其运行方式。有两种主要模式：工作站模式（旨在最小化延迟）和服务器模式（旨在最大应用程序吞吐量）。GC 还支持两种“子模式”之一——并发或非并发

• 工作站模式
• 服务器模式
• 并发垃圾回收(.NET Framework 4以上被后台垃圾回收代替)
• 非并发垃圾回收(.NET Framework 4以上被后台垃圾回收代替)
• 后台垃圾回收(后台垃圾回收期间对暂时代(0,1代)的回收称为“前台”垃圾回收, 后台垃圾回收是在一个或多个专用线程上执行的，具体取决于它是工作站还是服务器 GC，它只适用于第 2 代回收)

工作模式：工作站、服务器
工作方式：后台、非并发

GC内存分配原则

暂时代：因为第 0 代和第 1 代中的对象的生存期较短，因此，这些代被称为“暂时代”。

暂时段：暂时代在称为“暂时段(段：Segment）”的内存段中进行分配。 垃圾回收器获取的每个新段将成为新的暂时段，并包含在第 0 代垃圾回收中幸存的对象。 旧的暂时段将成为新的第 2 代段。

第 2 代段：保存第二代对象(大对象 以及暂时代的幸存对象)的内存段。

根据系统为 32 位还是 64 位以及它正在哪种类型的垃圾回收器（工作站或服务器 GC）上运行，暂时段的大小发生相应变化。 下表显示了暂时段的默认大小。

Segment的大小取决于系统是32位还是64位，以及它正在运行的垃圾收集器的类型，下表列出了分配时系统所使用的默认值：

GC 类型	32-bit	64-bit
Workstation(工作站) GC	16 MB	256 MB
Server GC(服务器)	64 MB	4 GB
Server GC with > 4 logical(逻辑) CPUs	32 MB	2 GB
Server GC with > 8 logical(逻辑) CPUs	16 MB	1 GB

从以上表格可知: 工作站GC使用较小的Segment，服务器GC使用较大的Segment

工作站 GC 与服务器 GC

工作站 GC 专为桌面应用程序而设计，可最大程度地减少 GC 所花费的时间。在这种情况下，GC 会更频繁地发生，但应用程序线程中的暂停时间会更短。该模式支持 并发 和 非并发 两种执行模式(并发执行模式为默认的执行模式, netcore中被"后台GC"代替),一般适用于客户端程序

服务器 GC 针对应用程序吞吐量进行了优化，有利于更长的 GC 暂停。内存消耗会更高，但应用程序可以处理更大量的数据而不触发垃圾收集。在netcore中也分为后台/前台GC

GC 类型	GC频率	GC使用线程	GC使用线程数
工作站GC	频繁	分配对象的线程	单线程
服务器GC	不频繁	独立线程	多线程

“并发”或“非并发”等 GC 风格可能有助于微调垃圾收集，以获得应用程序的最大性能和/或响应能力。并发模式减少了 GC 所花费的总时间，因为第二代的标记阶段发生在与应用程序线程并行的专用线程中。在此模式下，GC 会暂停用户线程较短的时间，但会使用稍多的内存。

用于垃圾回收的运行时配置选项

详细的设置, 参考微软官方文档: https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/core/runtime-config/garbage-collector

# runtimeconfig.json
{
   "runtimeOptions": {
      "configProperties": {
         "System.GC.Server": true, # 工作站false, 服务器true
         "System.GC.Concurrent": false # 非并发false, 后台(并发)true
      }
   }
}
# MSBuild 属性
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <ServerGarbageCollection>true</ServerGarbageCollection> # 工作站false, 服务器true
    <ConcurrentGarbageCollection>false</ConcurrentGarbageCollection> # 非并发false, 后台(并发)true
  </PropertyGroup>
</Project>

工作站GC

工作站垃圾回收的线程处理和性能注意事项：

• 回收发生在触发垃圾回收的用户线程上，并保留相同优先级。 因为用户线程通常以普通优先级运行，所以垃圾回收器（在普通优先级线程上运行）必须与其他线程竞争 CPU 时间。 （运行本机代码的线程不会由于服务器或工作站垃圾回收而挂起。）

• 工作站垃圾回收始终用于只有一个逻辑 CPU 的计算机，无论配置设置如何。

服务器GC

从 .NET Framework 4.5 开始,或.net core中，后台垃圾回收可用于服务器 GC。 服务器 GC 是服务器垃圾回收的默认模式。

服务器 GC 以内存换取吞吐量。较大的堆意味着内存饱和发生的频率较低，但一旦发生，CLR 需要做更多的工作来遍历堆。因此，应用程序会消耗更多的内存，GC 发生的频率会降低，但即使是收集 Gen0 和 Gen1，每次 GC 也会花费更长的时间。

服务器垃圾回收的线程处理和性能注意事项：

• 回收发生在多个专用线程上。 在 Windows 上，这些线程以 THREAD_PRIORITY_HIGHEST 优先级运行。

• 为每个逻辑 CPU 提供一个用于执行垃圾回收的一个堆和专用线程，并将同时回收这些堆。 每个堆都包含一个小对象堆和一个大对象堆，并且所有的堆都可由用户代码访问。 不同堆上的对象可以相互引用。

• 因为多个垃圾回收线程一起工作，所以对于相同大小的堆，服务器垃圾回收比工作站垃圾回收更快一些。

• 服务器垃圾回收通常具有更大的段。 但是，这是通常情况：段大小特定于实现且可能更改。 调整应用程序时，不要假设垃圾回收器分配的段大小。

• 服务器垃圾回收会占用大量资源。 例如，假设在一台有 4 个逻辑 CPU 的计算机上，运行着 12 个使用服务器 GC 的进程。 如果所有进程碰巧同时回收垃圾，它们会相互干扰，因为将在同一个逻辑 CPU 上调度 12 个线程。 如果进程处于活动状态，则最好不要让它们都使用服务器 GC。如果运行应用程序的数百个实例，请考虑使用工作站垃圾回收并禁用并发垃圾回收。 这可以减少上下文切换，从而提高性能。

后台服务器垃圾回收与后台工作站垃圾回收具有类似功能，但有一些不同之处：

• 后台工作站垃圾回收使用一个专用的后台垃圾回收线程，而后台服务器垃圾回收使用多个线程。 通常一个逻辑处理器有一个专用线程。
• 不同于工作站后台垃圾回收线程，这些后台服务器 GC 线程不会超时。

常用GC相关的方法和设置

GCSettings.LargeObjectHeapCompactionMode

CompactOnce 下一次阻止第 2 代垃圾回收期间将压缩大型对象堆 (LOH)。
Default 不压缩大型对象堆 (LOH)。

// 指定是否对大对象堆进行压缩，以减少内存碎片
GCSettings.LargeObjectHeapCompactionMode = GCLargeObjectHeapCompactionMode.CompactOnce;

GCSettings.LatencyMode

参考官方文档

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.runtime.gclatencymode?view=net-7.0
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/garbage-collection/latency

// 控制GC的延迟模式，以平衡系统的响应性能和内存使用
GCSettings.LatencyMode = GCLatencyMode.SustainedLowLatency;

GC.WaitForPendingFinalizers

挂起当前线程，直到处理终结器队列的线程清空该队列为止。

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.gc.waitforpendingfinalizers?view=net-7.0

// 等待待定的Finalizer方法执行完毕
GC.WaitForPendingFinalizers();

using System.Runtime;
//查看GC的初始配置：类型、工作方式以及微调工作方式。  类型、工作方式在.json或xml文件中修改。不过可用在程序运行时候微调
Console.WriteLine($"IsServerGC:{GCSettings.IsServerGC}");// 是否是服务器GC
Console.WriteLine($"IsConcurrent:{System.GC.GetGCMemoryInfo().Concurrent}");//工作方式 System.GC  
Console.WriteLine($"LatencyMode:{GCSettings.LatencyMode}");// 微调工作方式状态

扩展阅读

微软官方文档:垃圾回收
.NET 运行时配置设置
【CLR C#】浅谈.Net的GC(垃圾回收)机制及其整体流程
.NET Core 配置GC工作模式与内存的影响
了解不同的 GC 模式
编写高性能.net代码--垃圾回收的前世今生

最后更新于  2023-10-29 23:25:20  并被添加「」标签，已有 763 位童鞋阅读过。

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