C# 內存管理深度解析（八）：GC 根引用、標記壓縮與終結器隊列

GC 根引用類型

標記-壓縮算法流程

1. 標記：從根集合出發，遞歸遍歷所有可達對象，標記為「存活」。
2. 壓縮：將存活對象向堆起始端移動，消除空洞，更新所有引用指針。
3. 分配：新對象在壓縮後的空閒空間連續分配（指針碰撞），極快。

終結器機制詳細流程

class Obj { ~Obj() { /* 清理 */ } }

// 1. 創建 Obj 實例 → 進入「終結器隊列」
// 2. GC 標記階段發現 Obj 不可達，但有終結器
// 3. Obj 從終結器隊列移除，放入「F-reachable 隊列」
// 4. 專用 Finalizer 線程執行 Obj.Finalize()
// 5. 執行完成 → Obj 變為普通不可達對象
// 6. 下次 GC 循環真正回收內存

終結器代價

• 對象至少經歷兩次 GC 才能回收（第一次進 F-reachable，第二次真正回收）。
• Finalizer 線程單線程順序執行，阻塞會延遲所有終結器。
• 終結器中拋出異常會終止進程（.NET 2.0+）。

替代方案：IDisposable + using

• 應用層主動釋放，對象無需進入終結器隊列，單次 GC 即可回收。
• 性能提升顯著，語義清晰。

代碼演示：終結器 vs IDisposable

// 終結器版
class WithFinalizer { ~WithFinalizer() { Console.WriteLine("Finalized"); } }

// IDisposable 版
class WithDispose : IDisposable
{
    public void Dispose() { Console.WriteLine("Disposed"); GC.SuppressFinalize(this); }
    ~WithDispose() { Dispose(); } // 保底
}

// 測試
using (var d = new WithDispose()) { } // 立即輸出 Disposed，無終結器開銷
var f = new WithFinalizer(); f = null; GC.Collect(); GC.WaitForPendingFinalizers(); // 輸出 Finalized，延遲兩次 GC

1. 上一篇文章： C# 內存管理深度解析（九）：IDisposable 模式與 using 塊
2. 下一篇文章： C# 內存管理深度解析（七）：ICloneable 深拷貝與字符串特例

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