官方Mono使用的GC方式：SGen GC

本文主要是介绍官方Mono使用的GC方式：SGen GC，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Simple Generational Garbage Collection 简称 SGen GC，是相比Boehm GC（贝姆GC）更为先进的一种GC方式。官方Mono在2.8版本中增加了SGen GC，但默认的仍是Boehm GC。3.2版本之后，Mono正式将SGen GC作为默认GC方式。
SGen GC官方文档

与之前提到过的收集器类似，SGen GC也将堆内存分为初生代（Nursery）和旧生代（Old Generation）两代进行管理，并包含两个GC过程：Minor GC对初生代进行清理，Major GC对初生代和旧生代同时进行清理。

1. 内存分配策略

1.1 初生代

在SGen GC中，初生代是一块固定大小的连续内存，默认为4M，可以通过配置修改。这一点与G1不同，在G1中同一代的Region在物理上是不要求连续的。

为了支持多线程工作，新对象的内存分配依然在每个线程的TLAB中进行，当前每个TLAB均为4K，有提到可能会在不久后进行优化（不久是多久）。而在TLAB内部，内存分配是通过指针碰撞的方式进行的，也就是说，在SGen GC中，初生代内存并没有进行粒度划分也没有分块管理。

关于TLAB和指针碰撞在这篇文章里有介绍：分代GC前置概念（二）：TLAB。

初生代对象跟随Minor GC和Major GC进行回收。

1.2 旧生代

在Mono的早期版本中使用的是贝姆GC（贝姆GC的介绍可以看这里），对于旧生代，SGen GC采取了与贝姆GC类似的管理策略。

在SGen GC中，旧生代内存划分方式可以概括为：

						Section（1M） →  Block（16K）→ Page（4K）→ Slot（不同粒度）

在使用内存时，按照上述链条依次向下拆分，与贝姆GC相同，同一个Block中的Page也只能拆分成相同粒度的Slot（文档中倒是没提到旧生代内存是否也分成三种内存类型来管理）。

虽然在初生代中并没有划分内存粒度，但是当对象从初生代转移到旧生代时会找到对应粒度的Slot进行存储。释放对象时，对应的Slot也会返还给空闲链表（类似贝姆GC中的ok_freeList），并在某一级结构完全清空时依次向上一级返还。

旧生代内存最终是通过一个GCMemSection结构的链表进行管理的。

旧生代对象跟随Major GC进行回收。

1.3 大对象

超过8K的对象均被视为大对象，大对象通过单独的LOSSection结构进行管理。而大对象的内存管理又分为两种情况：

不超过1M的，仍然存储在Mono自己的托管堆上，清理后返还给托管堆
超过1M的，直接从操作系统申请内存，清理后内存也同样返还给操作系统

大对象跟随Major GC进行回收。

1.4 固定内存对象

有一些对象被显式或隐式地标记为了固定内存的对象，这些对象在初始时依然被分配在初生代中，但不会被GC过程移动位置。

显式：用户显式声明的，比如通过fixed关键字进行修饰
隐式：在GC开始时，所有寄存器和ROOT中直接指向的对象都视为固定内存对象

固定内存对象跟随Major GC进行回收。

2. GC过程

2.1 Minor GC

只针对初生代对象进行清理，采用的是标记复制法。
触发时机为初生代内存不足时。
此过程为STW的。

Minor GC的过程平平无奇，这里只提一点。由于固定内存对象不会被移动位置，因此即使采用了标记复制的方式，初生代依然会被这些固定内存对象切割，所以在清理阶段需要对内存进行评估，来确定到底有哪些部分是真的可以用来重新分配的。上文提到当前版本TLAB的大小为4K，其实实际可用的部分往往是不足4K的。

2.2 Major GC

针对所有对象进行清理，采用标记清除法。
触发时机为旧生代内存不足时。

其核心过程基本可以概括为以下几个阶段：

初始标记（STW）
并发标记
重标记（STW）
并发清理

虽然SGen GC对于旧生代内存的分配策略与贝姆GC类似，但可以看到，其Major GC的过程却更像CMS。不了解CMS的可以看这篇：大概了解一下CMS收集器

另外，在贝姆GC中，收集器完全没有移动对象的权限，但SGen GC却不同。在清理阶段，收集器会统计各种粒度的分块的实际占用率。如果某种粒度的占用率低于指定值（这个值也是可以配置的），那么该粒度就会被标记为稀疏，在下一次Major GC时，收集器会将稀疏粒度的分块进行合并，将其中的对象复制到一个新的空内存块中依次排列（复制压缩），并将清理出来的稀疏块清空返还。

最后，由于初生代、旧生代、大对象、固定内存对象都会在Major GC中进行清理，从对象类型的角度看一下Major GC的处理过程为：