ตัวรวบรวมข้อมูลขยะป้องกันไม่ให้หน่วยความจำทั้งหมดถูกสแกนในทุกการรวบรวมอย่างไร

ตัวรวบรวมขยะ (อย่างน้อย Mono's และ. NET) บางตัวมีพื้นที่หน่วยความจำระยะสั้นซึ่งสแกนบ่อยและพื้นที่หน่วยความจำรองที่สแกนน้อยกว่า โมโนเรียกสถานเลี้ยงเด็กแห่งนี้

เพื่อค้นหาว่าวัตถุใดที่สามารถกำจัดได้พวกมันจะสแกนวัตถุทั้งหมดที่เริ่มต้นจากรากสแต็คและรีจิสเตอร์และกำจัดวัตถุทั้งหมดที่ไม่ได้ถูกอ้างอิงอีกต่อไป

คำถามของฉันคือพวกเขาป้องกันไม่ให้หน่วยความจำที่ใช้งานทั้งหมดถูกสแกนในการรวบรวมทุกครั้งหรือไม่ โดยหลักการแล้ววิธีเดียวที่จะค้นหาว่าวัตถุใดไม่ได้ใช้งานอีกต่อไปคือการสแกนวัตถุทั้งหมดและการอ้างอิงทั้งหมด อย่างไรก็ตามนี่จะเป็นการป้องกันไม่ให้ระบบปฏิบัติการแลกเปลี่ยนหน่วยความจำแม้ว่าแอปพลิเคชั่นจะไม่ได้ใช้งานและรู้สึกว่าเป็นงานที่ต้องทำจำนวนมากเช่นกันสำหรับ "Nursery Collection" ไม่รู้สึกว่าพวกเขาชนะมากจากการใช้เรือนเพาะชำ

ฉันทำบางสิ่งบางอย่างหายไปหรือว่าตัวรวบรวมขยะกำลังสแกนวัตถุทั้งหมดและทุกการอ้างอิงทุกครั้งที่มีการรวบรวมหรือไม่

ข้อสังเกตพื้นฐานที่อนุญาตให้เก็บขยะทั่วไปเพื่อหลีกเลี่ยงการสแกนวัตถุรุ่นเก่าทั้งหมดคือ:

1. หลังจากการรวบรวมวัตถุทั้งหมดที่ยังคงมีอยู่จะเป็นรุ่นขั้นต่ำ (เช่นใน. net หลังจากคอลเลกชัน Gen0 วัตถุทั้งหมดคือ Gen1 หรือ Gen2; หลังจากการรวบรวม Gen1 หรือ Gen2 วัตถุทั้งหมดเป็น Gen2)
2. วัตถุหรือส่วนของมันซึ่งไม่ได้ถูกเขียนขึ้นตั้งแต่การสะสมที่ส่งเสริมทุกอย่างสู่รุ่น N หรือสูงกว่าไม่สามารถมีการอ้างอิงใด ๆ กับวัตถุของคนรุ่นต่ำ
3. หากวัตถุมาถึงรุ่นหนึ่งก็ไม่จำเป็นต้องระบุว่าสามารถเข้าถึงได้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเก็บรักษาเมื่อรวบรวมรุ่นที่ต่ำกว่า

ในกรอบการทำงานของ GC จำนวนมากเป็นไปได้ที่ตัวรวบรวมขยะจะตั้งค่าสถานะวัตถุหรือบางส่วนในลักษณะที่ความพยายามครั้งแรกในการเขียนถึงพวกเขาจะทริกเกอร์รหัสพิเศษเพื่อบันทึกความจริงที่ว่าพวกเขาได้รับการแก้ไข วัตถุหรือส่วนดังกล่าวซึ่งได้รับการแก้ไขไม่ว่าจะเป็นรุ่นใดจะต้องสแกนในคอลเล็กชันถัดไปเนื่องจากอาจมีการอ้างอิงไปยังวัตถุใหม่ ในทางกลับกันมันเป็นเรื่องธรรมดามากที่จะมีวัตถุเก่า ๆ จำนวนมากที่ไม่ได้รับการดัดแปลงระหว่างคอลเลกชัน ความจริงที่ว่าการสแกนระดับล่างสามารถเพิกเฉยต่อวัตถุดังกล่าวสามารถทำให้การสแกนดังกล่าวเสร็จสมบูรณ์เร็วกว่าที่พวกเขาต้องการ

หมายเหตุ btw แม้ว่าจะไม่สามารถตรวจจับได้เมื่อมีการแก้ไขวัตถุและจะต้องสแกนทุกอย่างในแต่ละรอบ GC การรวบรวมขยะทั่วไปยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของ "การกวาด" ของตัวรวบรวมการบีบอัด ในบางสภาพแวดล้อมแบบฝังตัว (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ความเร็วในการเข้าถึงหน่วยความจำแบบลำดับและแบบสุ่มมีน้อยหรือไม่มีเลย) การเคลื่อนย้ายบล็อกหน่วยความจำรอบค่อนข้างแพงเมื่อเปรียบเทียบกับการอ้างอิงการแท็ก ดังนั้นแม้ว่าขั้นตอน "เครื่องหมาย" จะไม่สามารถเร่งความเร็วโดยใช้ตัวสะสม generational การเร่งความเร็วในช่วง "กวาด" อาจคุ้มค่า

GCs ที่คุณจะหมายถึงมีgenerationalสะสมขยะ พวกเขาถูกออกแบบมาเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากการสังเกตที่เรียกว่า "การตายของทารก" หรือ "สมมติฐานทั่วไป" ซึ่งหมายความว่าวัตถุส่วนใหญ่ไม่สามารถเข้าถึงได้อย่างรวดเร็ว แน่นอนพวกเขาเริ่มต้นการสแกนจากราก แต่ไม่สนใจวัตถุเก่าทั้งหมด ดังนั้นพวกเขาไม่จำเป็นต้องสแกนวัตถุส่วนใหญ่ในหน่วยความจำพวกเขาสแกนเฉพาะวัตถุเล็ก ๆ (โดยที่ไม่ต้องตรวจจับวัตถุเก่าที่เข้าไม่ถึงอย่างน้อยก็ไม่ถึงจุดนั้น)

"แต่นั่นเป็นสิ่งที่ผิด" ฉันได้ยินเสียงกรีดร้องของคุณว่า "วัตถุเก่าสามารถทำได้และอ้างอิงถึงวัตถุเล็ก ๆ " คุณพูดถูกและมีวิธีแก้ปัญหาหลายอย่างซึ่งทุกคนหมุนรอบได้รับความรู้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพซึ่งต้องตรวจสอบวัตถุเก่าและปลอดภัยที่จะเพิกเฉย พวกมันค่อนข้างเดือดลงไปที่วัตถุที่บันทึกหรือช่วงของหน่วยความจำขนาดเล็ก (ใหญ่กว่า แต่มีขนาดเล็กกว่ากองทั้งหมด) ซึ่งประกอบด้วยพอยน์เตอร์ไปจนถึงคนรุ่นใหม่ คนอื่น ๆ ได้อธิบายสิ่งเหล่านั้นดีกว่าฉันดังนั้นฉันจะให้คำหลักสองสามคำกับคุณ: การทำเครื่องหมายการ์ด, ชุดที่จดจำ, เขียนอุปสรรค มีเทคนิคอื่น ๆ ด้วย (รวมถึงลูกผสม) แต่สิ่งเหล่านี้รวมถึงวิธีการทั่วไปที่ฉันทราบ

ในการค้นหาว่าวัตถุเรือนเพาะชำใดยังคงมีชีวิตอยู่นักสะสมจะต้องสแกนชุดรากและวัตถุเก่าใด ๆ ที่ถูกกลายพันธุ์ตั้งแต่การเก็บสะสมครั้งสุดท้ายเนื่องจากวัตถุเก่าที่ไม่ได้กลายพันธุ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ไม่สามารถชี้ไปที่วัตถุเล็ก ๆ . มีอัลกอริทึมที่แตกต่างกันสำหรับการรักษาข้อมูลนี้ในระดับความแม่นยำที่แตกต่างกัน (จากชุดที่แน่นอนของฟิลด์กลายพันธุ์ไปยังชุดของหน้าเว็บที่อาจเกิดการกลายพันธุ์) แต่โดยทั่วไปแล้วพวกเขาทั้งหมดเกี่ยวข้องกับอุปสรรคการเขียนบางประเภท: เปลี่ยนรูปแบบฟิลด์ที่ปรับปรุงการทำบัญชีของ GC

นักสะสมขยะรุ่นเก่าแก่ที่สุดและง่ายที่สุดทำการสแกนหน่วยความจำทั้งหมดและต้องหยุดการประมวลผลอื่น ๆ ทั้งหมดในขณะที่ทำ อัลกอริธึมที่ดีขึ้นในภายหลังเกี่ยวกับสิ่งนี้ในหลายวิธี - การทำสำเนา / สแกนเพิ่มขึ้นหรือทำงานแบบขนาน นักสะสมขยะสมัยใหม่ส่วนใหญ่แยกวัตถุออกเป็นหลายรุ่นและจัดการพอยน์เตอร์ข้ามรุ่นอย่างระมัดระวังเพื่อให้คนรุ่นใหม่สามารถเก็บรวบรวมได้โดยไม่รบกวนผู้ที่มีอายุมากกว่า

จุดสำคัญคือตัวรวบรวมข้อมูลขยะทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับคอมไพเลอร์และส่วนที่เหลือของรันไทม์เพื่อรักษาภาพลวงตาว่ากำลังดูหน่วยความจำทั้งหมด

โดยทั่วไป ... GC ใช้ "ที่เก็บข้อมูล" เพื่อแยกสิ่งที่ใช้งานอยู่ออกและสิ่งที่ไม่ได้ใช้ เมื่อทำการตรวจสอบแล้วมันจะทำการลบสิ่งที่ไม่ได้ใช้งานและย้ายทุกอย่างไปยังรุ่นที่ 2 (ซึ่งมีการตรวจสอบน้อยกว่ารุ่นที่ 1) จากนั้นย้ายสิ่งต่าง ๆ ที่ยังคงใช้งานอยู่ใน 2nd den to gen

ดังนั้นสิ่งต่าง ๆ ในรุ่นที่ 3 จึงเป็นวัตถุที่ค้างอยู่เปิดด้วยเหตุผลบางอย่างและ GC ไม่ได้ตรวจสอบบ่อยนัก

อัลกอริทึมที่ใช้โดย GC นี้คือการทำเครื่องหมายและกวาด

คุณควรจะตระหนักถึงความจริงที่ว่านี้คือการไม่ได้รับการจัดการโดย C # ตัวเอง แต่โดยที่เรียกว่าCLR