这里发生了什么？ (.Net) GC.CollectionCount(0) 不断增加

Question

在测试应用程序性能时，我遇到了一些非常奇怪的 GC 行为。简而言之，GC 甚至可以在没有运行时分配的空程序上运行！

以下应用程序演示了该问题：

using System;
using System.Collections.Generic;

public class Program
{
    // Preallocate strings to avoid runtime allocations.
    static readonly List<string> Integers = new List<string>();
    static int StartingCollections0, StartingCollections1, StartingCollections2;

    static Program()
    {
        for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            Integers.Add(i.ToString());
        GC.Collect();
        GC.WaitForPendingFinalizers();
        GC.Collect();
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        DateTime start = DateTime.Now;
        int i = 0;
        Console.WriteLine("Test 1");
        StartingCollections0 = GC.CollectionCount(0);
        StartingCollections1 = GC.CollectionCount(1);
        StartingCollections2 = GC.CollectionCount(2);
        while (true)
        {
            if (++i >= Integers.Count)
            {
                Console.WriteLine();
                break;
            }

            // 1st test - no collections!
            {
                if (i % 50000 == 0)
                {
                    PrintCollections();
                    Console.Write(" - ");
                    Console.WriteLine(Integers[i]);
                    //System.Threading.Thread.Sleep(100);
                    // or a busy wait (run in debug mode)
                    for (int j = 0; j < 50000000; j++)
                    { }
                }
            }
        }

        i = 0;
        Console.WriteLine("Test 2");
        StartingCollections0 = GC.CollectionCount(0);
        StartingCollections1 = GC.CollectionCount(1);
        StartingCollections2 = GC.CollectionCount(2);
        while (true)
        {
            if (++i >= Integers.Count)
            {
                Console.WriteLine("Press any key to continue...");
                Console.ReadKey(true);
                return;
            }

            DateTime now = DateTime.Now;
            TimeSpan span = now.Subtract(start);
            double seconds = span.TotalSeconds;

            // 2nd test - several collections
            if (seconds >= 0.1)
            {
                PrintCollections();
                Console.Write(" - ");
                Console.WriteLine(Integers[i]);
                start = now;
            }
        }
    }

    static void PrintCollections()
    {
        Console.Write(Integers[GC.CollectionCount(0) - StartingCollections0]);
        Console.Write("|");
        Console.Write(Integers[GC.CollectionCount(1) - StartingCollections1]);
        Console.Write("|");
        Console.Write(Integers[GC.CollectionCount(2) - StartingCollections2]);
    }
}

有人可以解释这里发生了什么吗？我的印象是除非内存压力达到特定限制，否则 GC 不会运行。然而，它似乎一直在运行（和收集）——这正常吗？

编辑：我已修改程序以避免所有运行时分配。

编辑 2：好的，新的迭代，似乎 DateTime 是罪魁祸首。 DateTime 方法之一分配内存（可能是 Subtract），这会导致 GC 运行。第一个测试现在导致绝对 no 集合 - 正如预期的那样 - 而第二个导致几个。

简而言之，GC 只在它需要运行的时候运行——我只是在不知不觉中产生了内存压力（DateTime 是一个结构，我认为它不会产生垃圾）。

Answer 1

GC.CollectionCount(0) 返回以下内容：

自进程启动以来指定代发生垃圾收集的次数。

因此，您应该会看到数字的增加，并且增加并不意味着内存泄漏，而是 GC 已经运行。

在第一种情况下，您也可以看到这种增加。它只会发生得更慢，因为非常慢的 Console.WriteLine 方法被更频繁地调用，从而减慢了很多速度。

Answer 2

这里应该注意的另一件事是GC.Collect() 不是同步函数调用。它会触发垃圾回收，但垃圾回收发生在后台线程上，理论上可能在您检查GC 统计信息时尚未完成运行。

有一个GC.WaitForPendingFinalizers 调用，您可以在GC.Collect 之后进行阻塞，直到垃圾回收发生。

如果您真的想尝试在不同情况下准确跟踪 GC 统计信息，我会在您的进程中使用 Windows 性能监视器，您可以在其中创建各种事物的监视器，包括 .NET 堆统计信息。

Answer 3

如果您只等待几秒钟，您会看到收集计数在第一次测试中也增加了，但没有那么快。

代码之间的区别在于，第一个测试始终尽可能快地写出收集计数，而第二个测试循环不写任何内容，直到达到时间限制。

第一个测试花费大部分时间等待将文本写入控制台，而第二个测试花费大部分时间循环，等待时间限制。第二个测试将在同一时间内进行更多的迭代。

我计算了迭代次数，并打印出每次垃圾回收的迭代次数。在我的计算机上，第一个测试稳定在每次 GC 大约 45000 次迭代，而第二个测试稳定在每个 GC 大约 130000 次迭代。

所以，第一个测试实际上比第二个测试更多垃圾收集，大约是第二个测试的三倍。

Answer 4

谢谢大家！您的建议有助于揭示罪魁祸首：DateTime 正在分配堆内存。

GC 不会一直运行，只有在分配内存时才会运行。如果内存使用量持平，GC 将永远不会运行，GC.CollectionCount(0) 将始终返回 0，正如预期的那样。

最新的测试迭代展示了这种行为。第一次测试运行不分配任何堆内存（GC.CollectionCount(0) 仍然是0），而第二次以不明显的方式分配内存：通过DateTime.Subtract() -> Timespan。

现在，DateTime 和 Timespan 都是值类型，这就是我发现这种行为令人惊讶的原因。不过，你有它：毕竟有内存泄漏。