.Net托管堆布局

加載堆

主要是供CLR內(nèi)部使用，作為承載程序的元數(shù)據(jù)。

1. HighFrequencyHeap
   存放CLR高頻使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)，比如MethodTable,MethodDesc.

通過is判斷類型之間的繼承關(guān)系，調(diào)用接口的方法和虛方法，都需要訪問MethodTable

2. LowFrequencyHeap
   存放CLR低頻使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)，比如EEClass,ClassLoader.

GC信息與異常處理表，它們都只在發(fā)生時才訪問，因此訪問頻率不高。

3. StringLiteralMap
   字符串駐留池:https://www.cnblogs.com/lmy5215006/p/18494483

字符串對象本身存儲在FOH堆中,String Literal Map只是一個索引

4. StubHeap
   函數(shù)入口的代碼堆
5. CodeHeap
   JIT編譯代碼使用的內(nèi)部堆，比如生成IL。
6. VirtualCallStubHeap
   虛方法調(diào)用的內(nèi)部堆

使用!eeheap -loader可以查看

眼見為實

新版sos呈現(xiàn)方式不一樣，可以使用老版sos展示文中所述內(nèi)容

托管堆

大家的老朋友了，不做過多解釋，由GC統(tǒng)一管理的內(nèi)存堆.一個.NET程序中所有的Domain都會共用一個托管堆

1. SOH
   略略略
2. LOH
   略略略
3. POH
   固定對象專屬的堆，比如非托管線程訪問托管對象，就需要把對象固定起來，避免被GC回收造成非托管代碼的訪問違例.

使用!eeheap -gc可以查看

眼見為實

凍結(jié)堆

.NET8推出來的一個新堆，用來存放永遠(yuǎn)不會被GC管理的永生對象，比如string 字面量。
簡單來說，就是一個對象你都永遠(yuǎn)不會釋放了，還放在托管堆就是浪費了。不如單獨拎出來存。

眼見為實

https://www.cnblogs.com/lmy5215006/p/18515971

段

上述所說的各種堆，只是一個邏輯上的概念。作為內(nèi)存的物理承載。由堆段(Heap Seg-ment)實現(xiàn).
簡單來說，段是托管堆的物理表示。

眼見為實

SOH小對象堆

堆只是一個抽象的概念，在物理上的表現(xiàn)形式為內(nèi)存段，作為CLR細(xì)化堆的一種管理單位。多個段組成了堆。

.NET8之前的段結(jié)構(gòu)

在.NET 8 之前，段分為SOH，LOH，POH 三個段。
對于SOH段有點特殊，因為段上面還有分代邏輯。包含0代和1代的對象只會分配在新分配的內(nèi)存段上(臨時段)，剩下的每個段都是2代的段

可以看到，代只是一個邏輯概念，并沒有獨立的段空間。0,1,2代共享段空間。

.NET8的段結(jié)構(gòu)

到了.NET 8，代已經(jīng)不是一個邏輯概念，而是一個物理概念。
每個代都有了自己獨立的段空間。

代機(jī)制

每當(dāng)GC觸發(fā)時，所有對象(非固定)都會進(jìn)行升代，直到gen2為止。

1. obj對象剛創(chuàng)建，為0代
   內(nèi)存地址為0x00000263ee009528,0x01fb08000028>0x000001fb080b71e0>01fb080b9068 說明obj放在0代里
   
2. 第一次GC,obj升為1代
   內(nèi)存地址在1代空間范圍內(nèi)
   
3. 第二次GC，obj升為2代
   內(nèi)存地址在2代空間范圍內(nèi)
   

代邊界

細(xì)心的朋友會發(fā)現(xiàn)一個盲點，就是obj剛剛創(chuàng)建的時候，0代內(nèi)存起始點為0263ee000028，升為1代后，1代內(nèi)存起始點也變?yōu)榱?263ee000028，2代也同樣。
這就引申出另一個概念，GC升代，不是簡單的copy對象從0代到1代。而是移動代的邊界。
每次GC觸發(fā)時，代邊界指針會在多個“地址段”上遷移，通過這種邏輯操作，達(dá)到性能的最高，可以觀察上面的 Allocated 區(qū)，一會給了 0gen，一會又給了 1gen，一會又給了 2gen

LOH大對象堆

大對象堆存儲所有>=85000byte的對象,但也是有例外。LOH堆上對象管理相對寬松，沒有“代”機(jī)制，默認(rèn)情況下也不會壓縮。

例外1-32位環(huán)境下的double[]

        static void Main(string[] args)
        {
            double[] array1 = new double[999];
            Console.WriteLine(GC.GetGeneration(array1));
            double[] array2 = new double[1000];
            Console.WriteLine(GC.GetGeneration(array2));
            double[,] array3 = new double[32,32];
            Console.WriteLine(GC.GetGeneration(array3));
            long[] array4 = new long[1000];
            Console.WriteLine(GC.GetGeneration(array4));
            Debugger.Break();
            Console.ReadKey();
        }

這里有個很奇怪的現(xiàn)象，在32位環(huán)境下，array2的大小= 4b+4+4+1000*8=8012byte. 遠(yuǎn)遠(yuǎn)<=85000byte. 為什么被分配到了LOH堆？
這主要跟內(nèi)存對齊有關(guān),double的未對齊訪問非常昂貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過long，ulong，int。這對于64位環(huán)境來說不是問題，總是對SOH與LOH使用8byte對齊。但對于4字節(jié)對齊的32位環(huán)境。這就是個大問題了.
所以CLR開發(fā)團(tuán)隊決定將閾值大于1000的double放入LOH堆(LOH堆總是8byte對齊)。避免了double未對齊訪問的巨大成本

例外2-StringInter與靜態(tài)成員以及元數(shù)據(jù)

https://www.cnblogs.com/lmy5215006/p/18515971
參考此文，在.NET5之前沒有POH堆，所以CLR內(nèi)部使用的三個數(shù)組也會進(jìn)入LOH堆。
三個數(shù)組分別為

1. static對象的object[]
2. 字符串池 object[]
3. 元數(shù)據(jù) RuntimeType object[]

其實很好理解，這些都是低頻變化的內(nèi)容，放在LOH堆上好過放在SOH堆。

POH堆

POH堆解決了什么問題？
從.NET5開始，CLR團(tuán)隊給pinned的對象單獨放入一個段中，這樣pinned對象不會和普通對象混在一起。導(dǎo)致大量細(xì)小Free空間。從而降低托管堆碎片化，也降低了代降級的頻次。

有點遺憾的是，非托管代碼造成的對象固定，并不會移動到POH堆中。因此代降級的現(xiàn)象依舊存在。
感覺未來微軟可以重點優(yōu)化這塊，固定對象是GC速度最大的阻礙。

如何使用POH堆？

在.NET 8中，將對象放入POH堆是一種“有意為之”行為，必須調(diào)用 GC 類提供的 AllocateArray 和 AllocateUninitializedArray 方法并設(shè)置 pinned=true

FOH

FOH堆解決了什么問題?
在.NET8中，如果一個對象在創(chuàng)建的時候，就明確知道是“永生”對象，那就沒必要納入托管堆的管理范圍，只會徒增GC的工作量。因此干脆把對象放在托管堆之外，來提高性能

常見的例子就是字符串的字面量(literal)

static對象布局，不會被GC回收的對象1

靜態(tài)的基元類型(short,int,long) ,它的值本身并不存放在托管堆上。而是存放在Domain中的高頻堆中

靜態(tài)的引用類型則不同。真正的對象存放在托管堆上,再由POH中一個object[]持有，最后被高頻堆中的m_pGCStatics所管理

Domain下每一個Module都維護(hù)了一個DomainLocalModule結(jié)構(gòu)，靜態(tài)變量放在該Module中

眼見為實:靜態(tài)基元類型分配在高頻堆上?

    internal class Program
    {
        static long age = 10086;
        static void Main(string[] args)
        {
            age = 12;
            Console.WriteLine("done. " + age);
            Debugger.Break();
        }
    }

通過匯編得知,static a的地址為00007ff9a618e4a8

觀察高頻堆地址可以發(fā)現(xiàn)，00007FF9A6180000<00007ff9a618e4a8<00007FF9A6190000 。明顯屬于高頻堆

眼見為實:靜態(tài)引用類型分配在哪？

    internal class Program
    {
        public static Person person = new Person();
        static void Main(string[] args)
        {
            var num = person.age;
            Console.WriteLine(num);
            Debugger.Break();
        }
    }
    public class Person
    {
        public int age = 12;
    }

1. 使用!gcwhere命令來查看person對象屬于0代中，說明對象本身分配在托管堆
   

2. 使用!gcroot命令查看它的引用根,發(fā)現(xiàn)它被一個object[]所持有
   

3. 再查看object[]的所屬代,可以看到該對象屬于POH堆
   

4. bp coreclr!JIT_GetSharedNonGCStaticBase_Helper 下斷點來獲取 DomainLocalModule 實例
   
   注意，這里我重新運行了一遍，所以object[]內(nèi)存地址有變

字符串駐留池布局，不會被GC回收的對象2

關(guān)于字符串的不可變性，參考此文：https://www.cnblogs.com/lmy5215006/p/18494483

在.NET8之前，字符串駐留與靜態(tài)引用類型處理模式無差別。
.NET 8加入FOH堆之后，會將編譯期間就能確定的字符串放入FOH堆，以便提高GC性能。

眼見為實

        static void Main(string[] args)
        {
            var str1 = "hello FOH";//編譯期間能確定
            var str2 = Console.ReadLine();
            string.Intern(str2);//運行期間才能確定
            Console.WriteLine($"str1={str1},str2={str2}");
            Debugger.Break();
        }

1. 編譯期間能確定的，直接加入了FOH
   

2. 運行期間確定，與靜態(tài)引用類型處理流程一致
   
   

轉(zhuǎn)自https://www.cnblogs.com/lmy5215006/p/18583743