一、简介
这是我的《Advanced .Net Debugging》这个系列的第七篇文章。这篇文章的内容是原书的第二部分的【调试实战】的第五章，这一章主要讲的是从根本上认识托管堆和垃圾回收。软件系统的内存管理方式有两种，第一种是手动管理内存，这种方式容易产生一些问题产生，比如：悬空指针、重复释放，或者内存泄漏等；第二种是自动内存管理，比如：java 平台、.NET 平台。尽管 GC 能帮助开发人员简化开发工作，让他们更关注系统的业务功能实现。如果我们对 GC 运作原理了解更深入一些，也可以让我们避免在垃圾回收环境中出现的问题。高级调试会涉及很多方面的内容，你对 .NET 基础知识掌握越全面、细节越底层，调试成功的几率越大，当我们遇到各种奇葩问题的时候才不会手足无措。
如果在没有说明的情况下，所有代码的测试环境都是 Net 8.0，如果有变动，我会在项目章节里进行说明。好了，废话不多说，开始我们今天的调试工作。
调试环境我需要进行说明，以防大家不清楚，具体情况我已经罗列出来。
操作系统：Windows Professional 10
调试工具：Windbg Preview（Debugger Client:1.2306.1401.0，Debugger engine：10.0.25877.1004）和 NTSD（10.0.22621.2428 AMD64）
下载地址：可以去Microsoft Store 去下载
开发工具：Microsoft Visual Studio Community 2022 (64 位) - Current版本 17.8.3
Net 版本：.Net 8.0
CoreCLR源码：源码下载
在此说明：我使用了两种调试工具，第一种：Windbg Preivew，图形界面，使用方便，操作顺手，不用担心干扰；第二种是：NTSD，该调试器是命令行的，命令使用上和 Windbg 没有任何区别，之所以增加了它的调试过程，不过是我的个人爱好，想多了解一些，看看他们有什么区别，为了学习而使用的。如果在工作中，我推荐使用 Windbg Preview，更好用，更方便，也不会出现奇怪问题（我在使用 NTSD 调试断点的时候，不能断住，提示内存不可读，Windbg preview 就没有任何问题）。
如果大家想了解调试过程，二选一即可，当然，我推荐查看【Windbg Preview 调试】。
二、调试源码
废话不多说，本节是调试的源码部分，没有代码，当然就谈不上测试了，调试必须有载体。
2.1、ExampleCore_5_1
1 namespace ExampleCore_5_1 2 { 3 internal class Program 4 { 5 static void Main(string[] args) 6 { 7 Name? name; 8 9 Console.WriteLine("Press any key to allocate memory"); 10 Console.ReadKey(); 11 12 name = new Name("Mario", "Hewardt"); 13 14 Console.WriteLine("Press any key to Exit"); 15 Console.ReadKey(); 16 } 17 } 18 19 internal class Name 20 { 21 private string _first; 22 private string _last; 23 24 public string First { get { return _first; } } 25 26 public string Last { get { return _last; } } 27 28 public Name(string first, string last) 29 { 30 _first = first; 31 _last = last; 32 } 33 } 34 }
2.2、ExampleCore_5_2
1 namespace ExampleCore_5_2 2 { 3 internal class Name 4 { 5 private string _first; 6 private string _last; 7 8 public string First { get { return _first; } } 9 10 public string Last { get { return _last; } } 11 12 public Name(string first, string last) 13 { 14 _first = first; 15 _last = last; 16 } 17 } 18 19 internal class Program 20 { 21 static void Main(string[] args) 22 { 23 Name? n1 = new Name("Mario", "Hewardt"); 24 Name? n2 = new Name("Gemma", "Hewardt"); 25 26 Console.WriteLine("allocated objects"); 27 28 Console.WriteLine("Press any key to invoke GC"); 29 Console.ReadKey(); 30 31 n1 = null; 32 GC.Collect(); 33 34 Console.WriteLine("Press any key to invoke GC"); 35 Console.ReadKey(); 36 37 GC.Collect(); 38 39 Console.WriteLine("Press any key to Exit"); 40 Console.ReadKey(); 41 } 42 } 43 }
2.3、ExampleCore_5_3
1 namespace ExampleCore_5_3 2 { 3 internal class Name 4 { 5 private string _first; 6 private string _last; 7 8 public string First { get { return _first; } } 9 10 public string Last { get { return _last; } } 11 12 public Name(string first, string last) 13 { 14 _first = first; 15 _last = last; 16 } 17 } 18 19 internal class Program 20 { 21 public static Name CompleteName = new Name("First", "Last"); 22 23 private Thread? thread; 24 private bool shouldExit; 25 static void Main(string[] args) 26 { 27 Program p = new Program(); 28 p.Run(); 29 } 30 31 public void Run() 32 { 33 shouldExit = false; 34 Name n1 = CompleteName; 35 36 thread = new Thread(Worker); 37 thread.Start(n1); 38 39 Thread.Sleep(1000); 40 41 Console.WriteLine("Press any key to Exit"); 42 Console.ReadKey(); 43 44 shouldExit = true; 45 } 46 47 public void Worker(object? o) 48 { 49 var n1 = (Name)o!; 50 Console.WriteLine("Thread started {0}，{1}", n1.First, n1.Last); 51 52 while (true) 53 { 54 Thread.Sleep(500); 55 if (shouldExit) 56 { 57 break; 58 } 59 } 60 } 61 } 62 }
2.4、ExampleCore_5_4
1 using System.Runtime.InteropServices; 2 3 namespace ExampleCore_5_4 4 { 5 internal class NativeEvent 6 { 7 private IntPtr _nativeHandle; 8 public IntPtr NativeHandle { get { return _nativeHandle; } } 9 10 public NativeEvent(string name) 11 { 12 _nativeHandle = CreateEvent(IntPtr.Zero, false, true, name); 13 } 14 15 ~NativeEvent() 16 { 17 if (_nativeHandle != IntPtr.Zero) 18 { 19 CloseHandle(_nativeHandle); 20 _nativeHandle = IntPtr.Zero; 21 } 22 } 23 24 [DllImport("kernel32.dll")] 25 public static extern IntPtr CreateEvent(IntPtr lpEventAttributes, bool manualReset, bool initialState, string lpName); 26 27 [DllImport("kernel32.dll")] 28 public static extern IntPtr CloseHandle(IntPtr lpEvent); 29 } 30 31 internal class Program 32 { 33 static void Main(string[] args) 34 { 35 Program p = new Program(); 36 p.Run(); 37 } 38 39 public void Run() 40 { 41 NativeEvent nativeEvent= new NativeEvent("MyNewEvent"); 42 43 Console.WriteLine("Press any key to GC1!"); 44 Console.ReadKey(); 45 46 GC.Collect(); 47 48 Console.WriteLine("Press any key to GC2!"); 49 Console.ReadKey(); 50 51 GC.Collect(); 52 53 Console.WriteLine("Press any key to Exit!"); 54 Console.ReadKey(); 55 } 56 } 57 }
2.5、ExampleCore_5_5
1 using System.Diagnostics; 2 3 namespace ExampleCore_5_5 4 { 5 internal class Program 6 { 7 static void Main(string[] args) 8 { 9 Test(); 10 11 Console.WriteLine("1、对象已经分配，请查看托管堆！"); 12 Debugger.Break(); 13 GC.Collect(); 14 15 Console.WriteLine("2、GC 已经触发，请查看托管堆中的 byte2"); 16 Debugger.Break(); 17 18 Console.WriteLine("3、已分配 byte4，查看是否 Free 块中"); 19 var byte4 = new byte[280000]; 20 Debugger.Break(); 21 } 22 23 public static byte[]? byte1; 24 public static byte[]? byte3; 25 26 private static void Test() 27 { 28 byte1 = new byte[185000]; 29 var byte2 = new byte[285000]; 30 byte3 = new byte[385000]; 31 } 32 } 33 }
2.7、ExampleCore_5_6
1 using System.Runtime.InteropServices; 2 3 namespace ExampleCore_5_6 4 { 5 internal class Program 6 { 7 static void Main(string[] args) 8 { 9 Program program = new Program(); 10 program.Run(); 11 12 Console.WriteLine("Press any key to Exit!"); 13 Console.ReadKey(); 14 } 15 16 public void Run() 17 { 18 sbyte[] b1; 19 sbyte[] b2; 20 sbyte[] b3; 21 22 Console.WriteLine("Press any key to Alloc And Pinned!"); 23 Console.ReadKey(); 24 25 b1 = new sbyte[100]; 26 b2 = new sbyte[200]; 27 b3 = new sbyte[300]; 28 29 GCHandle h1 = GCHandle.Alloc(b1, GCHandleType.Pinned); 30 GCHandle h2 = GCHandle.Alloc(b2, GCHandleType.Pinned); 31 GCHandle h3 = GCHandle.Alloc(b3, GCHandleType.Pinned); 32 33 Console.WriteLine("Press any key to GC1!"); 34 Console.ReadKey(); 35 36 GC.Collect(); 37 38 Console.WriteLine("Press any key to Free!"); 39 Console.ReadKey(); 40 41 h1.Free(); 42 h2.Free(); 43 h3.Free(); 44 45 Console.WriteLine("Press any key to GC2!"); 46 Console.ReadKey(); 47 48 GC.Collect(); 49 } 50 } 51 }
2.8、ExampleCore_5_7
1 using System.Runtime.InteropServices; 2 3 namespace ExampleCore_5_7 4 { 5 internal class Program 6 { 7 [DllImport("ExampleCore_5_8.dll", CallingConvention = CallingConvention.StdCall, CharSet = CharSet.Unicode)] 8 public extern static int InitChars(char[] chars); 9 10 static void Main(string[] args) 11 { 12 char[] c = { 'a', 'b', 'c' }; 13 var len = InitChars(c); 14 15 GC.Collect(); 16 17 Console.WriteLine($"len={len}"); 18 for (int i = 0; i < c.Count(); i++) 19 { 20 Console.WriteLine($"{i}={c[i]}"); 21 } 22 Console.Read(); 23 } 24 } 25 }
2.9、ExampleCore_5_8(C++)
1 // ExampleCore_5_8.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。 2 // 3 4 extern "C" 5 { 6 _declspec(dllexport) int InitChars(wchar_t c[]); 7 } 8 9 #include <iostream> 10 using namespace std; 11 12 int InitChars(wchar_t* c) 13 { 14 for (size_t i = 0; i < 100; i++) 15 { 16 c[i] = L'a'; 17 } 18 return sizeof(wchar_t) * 100; 19 }
2.10、ExampleCore_5_9
1 using System.Runtime.InteropServices; 2 3 namespace ExampleCore_5_9 4 { 5 internal class Program 6 { 7 static void Main(string[] args) 8 { 9 Program program = new Program(); 10 program.Run(); 11 } 12 13 public void Run() 14 { 15 Console.WriteLine("<alloc size>"); 16 var sizeValue = Console.ReadLine(); 17 if (!int.TryParse(sizeValue, out int size)) 18 { 19 Console.WriteLine("参数：<alloc size>!"); 20 return; 21 } 22 23 Console.WriteLine("<max mem in MB>"); 24 var maxMemValue = Console.ReadLine(); 25 if (!int.TryParse(maxMemValue, out int maxMem)) 26 { 27 Console.WriteLine("参数：<max mem in MB>!"); 28 return; 29 } 30 31 byte[][]? nonPinned = null; 32 byte[][]? pinned = null; 33 GCHandle[]? pinnedHandles = null; 34 35 int numAllocs = maxMem * 1000000 / size; 36 pinnedHandles = new GCHandle[numAllocs]; 37 38 pinned = new byte[numAllocs / 2][]; 39 nonPinned = new byte[numAllocs / 2][]; 40 41 for (int i = 0; i < numAllocs / 2; i++) 42 { 43 nonPinned[i] = new byte[size]; 44 pinned[i] = new byte[size]; 45 pinnedHandles[i] = GCHandle.Alloc(pinned[i], GCHandleType.Pinned); 46 } 47 48 Console.WriteLine("Press any key to GC & promo to gen1"); 49 Console.ReadKey(); 50 51 GC.Collect(); 52 53 Console.WriteLine("Press any key to GC & promo to gen2"); 54 Console.ReadKey(); 55 56 GC.Collect(); 57 58 Console.WriteLine("Press any key to GC(free non pinned)"); 59 Console.ReadKey(); 60 61 for (int i = 0; i < numAllocs / 2; i++) 62 { 63 nonPinned[i] = null; 64 } 65 66 GC.Collect(); 67 68 Console.WriteLine("Press any key to Exit"); 69 Console.ReadKey(); 70 } 71 } 72 }
2.11、ExampleCore_5_10
1 using System.Xml.Serialization; 2 3 namespace ExampleCore_5_10 4 { 5 public class Person 6 { 7 private string? _name; 8 private string? _social; 9 private int _age; 10 11 public string? Name 12 { 13 get { return _name; } 14 set { _name = value; } 15 } 16 17 public string? SocialSecurity 18 { 19 get { return _social; } 20 set { _social = value; } 21 } 22 23 public int Age 24 { 25 get { return _age; } 26 set { _age = value; } 27 } 28 29 public Person() 30 { 31 32 } 33 34 public Person(string name, string socialSecurity, int age) 35 { 36 Name = name; 37 SocialSecurity = socialSecurity; 38 Age = age; 39 } 40 } 41 42 internal class Program 43 { 44 static void Main(string[] args) 45 { 46 Program program = new Program(); 47 program.Run(); 48 Console.WriteLine("Hello, World!"); 49 } 50 51 public void Run() 52 { 53 XmlRootAttribute xmlRoot = new XmlRootAttribute(); 54 xmlRoot.ElementName = "MyPersonRoot"; 55 xmlRoot.Namespace = "http://www.contoso.com"; 56 xmlRoot.IsNullable = true; 57 58 int index = 0; 59 while (true) 60 { 61 62 Person person = new Person(); 63 person.Name = "Mario Hewardt"; 64 person.SocialSecurity = "xxx-xx-xxxxxx"; 65 person.Age = 56; 66 67 XmlSerializer xmlSerializer = new XmlSerializer(typeof(Person), xmlRoot); 68 Stream s = new FileStream("F:\\ser.txt", FileMode.Create); 69 70 xmlSerializer.Serialize(s, person); 71 s.Close(); 72 73 index++; 74 75 Console.WriteLine($"已经序列化第【{index}】个人了！"); 76 } 77 } 78 } 79 }
三、基础知识
3.1、Windows 内存架构简介
A、基础知识
我们先上一张图，来了解一下 Windows 的内存架构。
在用户态（User Mode）中运行的进程通常会使用一个或者多个堆管理器。最常见的堆管理器有两个：Windows 堆管理器和 CLR 堆管理器。
Windows 堆管理器：它负责满足大多数的内存分配/回收的请求，它从 Windows 虚拟内存管理器中分配大块内存空间（称为内存段（Segment）），并且通过维持特定的记录数据（旁氏列表（Look Aside List）和 空闲列表（Free List）），以一种高效的方式将大块内存空间分割为许多更小的内存块来满足进程的分配需求。
CLR 堆管理器：和 Windows 堆管理器的功能类似，它为托管进程中所有的内存分配/回收请求提供服务。它同样也是从 Windows 虚拟内存管理器中分配大块内存（也称为内存段），使用这些内存段满足托管系统的内存分配/回收的请求。
这两种堆管理器的差别就是维持堆完整性时使用的记录数据的结构是不同的。
CLR 堆管理器有两种运作模式：第一种是工作站模式，第二种是服务器模式。
服务器模式的特点：它有多个堆，堆得数量是和处理器的数量是一致的，并且堆中内存段的大小是比工作站的内存段的大小要大的。
从 GC 角度来看，两种工作模式是有 GC 线程模型的差异，在服务器模式下，有一个专门的线程管理所有的 GC 的操作，而工作站模式，在执行内存分配的线程上执行 GC 操作。
堆按对象大小分类：大对象堆（LOH：Large Object Heap）和 小对象堆（SOH：Small Object Heap）。
大对象堆（LOH）：对象的大小等于或者大于 85000 byte 都会分配在大对象堆，>=85000，它有一个初始内存段，大小是16 MB。
小对象堆（SOH）：对象的大小是小于 85000 byte 都会分配在小对象堆上，<85000，它有一个初始内存段，大小是 16 MB。
CLR 堆管理器运作模式和大小对象堆之间的关系如图：
工作站模式：
服务器模式：
当小对象堆中的内存耗尽的时候，CLR 堆管理器就会触发 GC，如果内存空间仍然不足时，将对堆进行扩展。如果大对象堆中的内存耗尽时，堆管理器将创建一个新的内存段来提供内存。
如果我们想使用调试器在托管堆中找到指定对象的分配的内存，可以使用【!DumpHeap】命令。默认情况下，该命令会列出在托管堆中的所有对象以及它们的地址、方法表和大小。
【!DumpHeap】命令有一些开关选项，对于我们过滤数据很有帮助。如图：
内存分配
内存分配的过程很简单，当然，这只是一个示意图，示意图很简单，我也就不多说了，我相信大家也能很容易看得懂。如图：
CLR 堆管理器和 Window 堆管理器的内存分配是有差别的，CLR 堆管理器内存分配一定是紧跟在内存段中最后一个已分配的对象的后面，以此类推。Windows 堆管理器是不会这样管理对象之间的位置的。在Windows 堆管理器中，当有一个内存分配的请求进来的时候，可以使用内存段中任何一块空闲内存来满足这个请求。
有一点需要注意的是，当达到内存阈值的时候，将触发 GC 来执行垃圾回收的动作。在这种情况下，会首先执行 GC，然后在尝试满足内存分配的请求。
最后还有一点要注意，要判断对象是否是可终结的，如果对象是可终结的，那么将在 GC 中记录这个对象，以便正确的管理对象的生命周期。
B、眼见为实
调试源码：ExampleCore_5_1
调试任务：【!DumpHeap】命令的使用
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.4】，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_1\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_1.exe】，打开调试器。
我们进入调试器后，继续使用【g】命令，运行调试器，直到调试器输出如图：
此时，我们按【ctrl+c】组合键进入中断模式。
我们可以直接执行【!DumpHeap】命令，输出内容不少。
1 0:002> !DumpHeap 2 Address MT Size 3 000001c901400028 00007ff80e0d9df8 96 4 000001c901400088 00007ff80e170a90 128 5 000001c901400108 00007ff80e170b90 128 6 000001c901400188 00007ff80e170c90 128 7 000001c901400208 00007ff80e025fa8 24 8 000001c901400220 00007ff80e1747c8 80 9 000001c901400270 00007ff80e0d9df8 68 10 000001c9014002b8 00007ff80e178ef8 288 11 000001c9014003d8 000001c8fcefc160 24 Free 12 000001c9014003f0 00007ff80e0d9df8 3120 13 000001c901401020 00007ff80e17ad28 24 14 000001c901401038 00007ff80e17bfc8 24 15 000001c901401050 00007ff80e17bfc8 24 16 000001c901401068 00007ff80e17c7d0 24 17 000001c901401080 00007ff80e17c108 24 18 000001c901401098 00007ff80e17ca50 24 19 000001c9014010b0 00007ff80e0dec08 46 20 000001c9014010e0 00007ff80e0dec08 202 21 000001c9014011b0 00007ff80e0dec08 76 22 000001c901401200 000001c8fcefc160 24 Free 23 000001c901401218 00007ff80e0dec08 30224 24 000001c901408828 00007ff80e0dec08 80 25 000001c901408878 00007ff80e0dec08 142 26 000001c901408908 00007ff80e0dec08 68 27 000001c901408950 00007ff80e0dec08 74 28 000001c9014089a0 00007ff80e0dec08 232 29 000001c901408a88 00007ff80e0dec08 66 30 000001c901408ad0 00007ff80e0dec08 468 31 000001c901408ca8 00007ff80e0dec08 60 32 000001c901408ce8 00007ff80e0dec08 58 33 000001c901408d28 00007ff80e0dec08 36 34 000001c901408d50 00007ff80e0dec08 160 35 000001c901408df0 00007ff80e0dec08 32 36 000001c901408e10 00007ff80e0dec08 64 37 000001c901408e50 00007ff80e0dec08 48 38 000001c901408e80 00007ff80e17fa90 32 39 000001c901408ea0 00007ff80e17fa90 24 40 000001c901408eb8 00007ff80e0dec08 274 41 000001c901408fd0 00007ff80e1a21f0 400 42 000001c901409160 00007ff80e1a2320 24 43 000001c901409178 00007ff80e1a23f8 104 44 000001c9014091e0 00007ff80e1a3020 32 45 000001c901409200 00007ff80e1a2b10 64 46 000001c901409240 00007ff80e1a3a08 88 47 000001c901409298 00007ff80e1a3ce8 24 48 000001c9014092b0 00007ff80e1a2b10 64 49 000001c9014092f0 00007ff80e1a37a0 64 50 000001c901409330 00007ff80e1a3ce8 24 51 000001c901409348 00007ff80e1a62e8 32 52 000001c901409368 00007ff80e1a71c8 40 53 000001c901409390 00007ff80e1a85b8 184 54 000001c901409448 00007ff80e1a2320 24 55 000001c901409460 00007ff80e1a23f8 104 56 000001c9014094c8 00007ff80e1a2b10 64 57 000001c901409508 00007ff80e1a3a08 88 58 000001c901409560 00007ff80e1a3ce8 24 59 000001c901409578 00007ff80e1a2b10 64 60 000001c9014095b8 00007ff80e1a37a0 64 61 000001c9014095f8 00007ff80e1a3ce8 24 62 000001c901409610 00007ff80e1a56e0 24 63 000001c901409628 00007ff80e1a56e0 24 64 000001c901409640 00007ff80e025fa8 24 65 000001c901409658 00007ff80e0dec08 46 66 000001c901409688 00007ff80e1d0278 48 67 000001c9014096b8 00007ff80e1d1e90 48 68 000001c9014096e8 00007ff80e1d24a8 24 69 000001c901409700 00007ff80e1d2220 24 70 000001c901409718 00007ff80e1d0c28 64 71 000001c901409758 00007ff80e1d24a8 24 72 000001c901409770 00007ff80e1d2220 24 73 000001c901409788 00007ff80e0dec08 46 74 000001c9014097b8 00007ff80e0dec08 46 75 000001c9014097e8 00007ff80e1d31c8 48 76 000001c901409818 00007ff80e0dec08 46 77 000001c901409848 00007ff80e1d96e8 24 78 000001c901409860 00007ff80e1d9218 104 79 000001c9014098c8 00007ff80e025fa8 24 80 000001c9014098e0 00007ff80e1dcea0 40 81 000001c901409908 00007ff80e1dddf0 72 82 000001c901409950 00007ff80e1dc008 64 83 000001c901409990 00007ff80e1de1f8 24 84 000001c9014099a8 00007ff80e1de618 40 85 000001c9014099d0 00007ff80e1de958 28 86 000001c9014099f0 00007ff80e1f13b0 48 87 000001c901409a20 00007ff80e1de958 536 88 000001c901409c38 00007ff80e1f3530 48 89 000001c901409c68 00007ff80e0dec08 46 90 000001c901409c98 00007ff80e025fa8 24 91 000001c901409cb0 00007ff80e0dec08 46 92 0000020993620008 00007ff80e0dec08 24 93 0000020993620020 00007ff80e02a318 40 94 0000020993620048 00007ff80e0dec08 150 95 00000209936200e0 00007ff80e0dec08 122 96 0000020993620160 00007ff80e0dec08 42 97 0000020993620190 00007ff80e0dec08 30 98 00000209936201b0 00007ff80e0dec08 50 99 00000209936201e8 00007ff80e0dec08 38 100 0000020993620210 00007ff80e0dec08 26 101 0000020993620230 00007ff80e0dec08 34 102 0000020993620258 00007ff80e0dec08 118 103 00000209936202d0 00007ff80e0dec08 126 104 0000020993620350 00007ff80e1a1800 32 105 0000020993620370 00007ff80e0dec08 30 106 0000020993620390 00007ff80e0dec08 32 107 00000209936203b0 00007ff80e0dec08 84 108 0000020993620408 00007ff80e0dec08 98 109 0000020993620470 00007ff80e0dec08 48 110 00000209936204a0 00007ff80e0dec08 86 111 00000209936204f8 00007ff80e0dec08 32 112 0000020993620518 00007ff80e0dec08 36 113 0000020993620540 00007ff80e0dec08 64 114 0000020993620580 00007ff80e0dec08 112 115 00000209936205f0 00007ff80e0dec08 38 116 0000020993620618 00007ff80e0dec08 90 117 0000020993620678 00007ff80e0dec08 42 118 00000209936206a8 00007ff80e0dec08 104 119 0000020993620710 00007ff80e0dec08 130 120 0000020993620798 00007ff80e0dec08 160 121 0000020993620838 00007ff80e0dec08 124 122 00000209936208b8 00007ff80e0dec08 38 123 00000209936208e0 00007ff80e0dec08 24 124 00000209936208f8 00007ff80e0dec08 44 125 0000020993620928 00007ff80e0dec08 24 126 0000020993620940 00007ff80e1d9ff8 24 127 0000020993620958 00007ff80e0dec08 26 128 0000020993620978 00007ff80e0dec08 42 129 00000209936209a8 00007ff80e0dec08 40 130 00000209936209d0 00007ff80e0dec08 32 131 00000209936209f0 00007ff80e0dec08 32 132 0000020993620a10 00007ff80e0dec08 40 133 0000020993620a38 00007ff80e0dec08 34 134 0000020993620a60 00007ff80e1adfe0 40 135 000001c8fec00028 00007ff80e02c4d8 8184 136 000001c8fec02020 00007ff80e02c4d8 8184 137 138 Statistics: 139 MT Count TotalSize Class Name 140 00007ff80e1de1f8 1 24 System.Threading.Tasks.Task+<>c 141 00007ff80e1d9ff8 1 24 System.Byte[] 142 00007ff80e1d96e8 1 24 System.IO.Stream+NullStream 143 00007ff80e17ca50 1 24 System.OrdinalIgnoreCaseComparer 144 00007ff80e17c7d0 1 24 System.OrdinalCaseSensitiveComparer 145 00007ff80e17c108 1 24 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalIgnoreCaseComparer 146 00007ff80e17ad28 1 24 System.Collections.Generic.GenericEqualityComparer`1[[System.String, System.Private.CoreLib]] 147 00007ff80e1a62e8 1 32 System.Collections.Generic.List`1[[System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventSource, System.Private.CoreLib]], System.Private.CoreLib]] 148 00007ff80e1a3020 1 32 System.Diagnostics.Tracing.ActivityTracker 149 00007ff80e1a1800 1 32 System.Guid 150 00007ff80e1de618 1 40 System.IO.TextWriter+NullTextWriter 151 00007ff80e1dcea0 1 40 System.Threading.Tasks.TaskFactory 152 00007ff80e1adfe0 1 40 Interop+INPUT_RECORD 153 00007ff80e1a71c8 1 40 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventSource, System.Private.CoreLib]][] 154 00007ff80e02a318 1 40 System.RuntimeType 155 00007ff80e1f3530 1 48 System.IO.TextWriter+SyncTextWriter 156 00007ff80e1f13b0 1 48 System.Text.OSEncoder 157 00007ff80e1d31c8 1 48 System.ConsolePal+WindowsConsoleStream 158 00007ff80e1d24a8 2 48 System.Text.EncoderReplacementFallback 159 00007ff80e1d2220 2 48 System.Text.DecoderReplacementFallback 160 00007ff80e1d1e90 1 48 System.Text.UTF8Encoding+UTF8EncodingSealed 161 00007ff80e1d0278 1 48 System.Reflection.RuntimeAssembly 162 00007ff80e1a56e0 2 48 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventSource, System.Private.CoreLib]] 163 00007ff80e1a2320 2 48 System.Diagnostics.Tracing.TraceLoggingEventHandleTable 164 00007ff80e17bfc8 2 48 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalComparer 165 000001c8fcefc160 2 48 Free 166 00007ff80e17fa90 2 56 System.String[] 167 00007ff80e1dc008 1 64 System.Threading.ContextCallback 168 00007ff80e1d0c28 1 64 System.Text.OSEncoding 169 00007ff80e1dddf0 1 72 System.Threading.Tasks.Task`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib]] 170 00007ff80e1747c8 1 80 System.Collections.Generic.Dictionary`2[[System.String, System.Private.CoreLib],[System.Object, System.Private.CoreLib]] 171 00007ff80e1a3ce8 4 96 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventProvider, System.Private.CoreLib]] 172 00007ff80e025fa8 4 96 System.Object 173 00007ff80e1d9218 1 104 System.IO.StreamWriter 174 00007ff80e1a37a0 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 175 00007ff80e170c90 1 128 System.ExecutionEngineException 176 00007ff80e170b90 1 128 System.StackOverflowException 177 00007ff80e170a90 1 128 System.OutOfMemoryException 178 00007ff80e1a3a08 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 179 00007ff80e1a85b8 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 180 00007ff80e1a23f8 2 208 System.IntPtr[] 181 00007ff80e1a2b10 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 182 00007ff80e178ef8 1 288 System.Collections.Generic.Dictionary`2+Entry[[System.String, System.Private.CoreLib],[System.Object, System.Private.CoreLib]][] 183 00007ff80e1a21f0 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 184 00007ff80e1de958 2 564 System.Char[] 185 00007ff80e0d9df8 3 3284 System.Int32[] 186 00007ff80e02c4d8 2 16368 System.Object[] 187 00007ff80e0dec08 64 35132 System.String
输出包含两个部分，第一部分输出了在当前托管堆中所有的对象，包括对象的地址、方法表和大小。我们有了对象的地址，就可以使用【!DumpObj】命令查看对象的详情。
1 0:002> !DumpObj 000001c901400028 2 Name: System.Int32[] 3 MethodTable: 00007ff80e0d9df8 4 EEClass: 00007ff80e0d9d78 5 Tracked Type: false 6 Size: 96(0x60) bytes 7 Array: Rank 1, Number of elements 18, Type Int32 8 Fields:
【!DumpObj】命令还有一个变体就是【!do】，输出结果是一样的。
1 0:002> !do 000001c901400028 2 Name: System.Int32[] 3 MethodTable: 00007ff80e0d9df8 4 EEClass: 00007ff80e0d9d78 5 Tracked Type: false 6 Size: 96(0x60) bytes 7 Array: Rank 1, Number of elements 18, Type Int32 8 Fields: 9 None
【!DumpHeap】命令输出的第二部分包含了有关托管堆行为的统计信息，其中相关的对象被分为一组，给出了这组对象的方法表地址、实例个数、总体大小和对象的类型名称。
【!DumpHeap】命令不跟任何参数，输出内容太多，我们可以使用它的命令开关进行过滤，比如：-type、-mt 还有很多，可以自己去尝试。-type 可以在托管堆上查找指定的类型名，-mt 可以查找指定的方法表。
我们使用【!DumpHeap -type ExampleCore_5_1.Name】命令，查找 Name 类型。
1 0:002> !DumpHeap -type ExampleCore_5_1_1.Name 2 Address MT Size 3 4 Statistics: 5 MT Count TotalSize Class Name 6 Total 0 objects
什么也没输出，因为在托管堆上还没有该对象。
此时，我们继续运行【g】调试器，直到调试器输出如图：
我们继续按【ctrl+c】组合键，进入中断模式，再次执行【!DumpHeap -type ExampleCore_5_1.Name】命令，这次输出不同了。
1 0:002> !DumpHeap -type ExampleCore_5_1.Name 2 Address MT Size 3 000001c901409ce0 00007ff80e1a9418 32 4 5 Statistics: 6 MT Count TotalSize Class Name 7 00007ff80e1a9418 1 32 ExampleCore_5_1.Name 8 Total 1 objects
输出的结果和【!DumpHeap】命令的默认输出类似，首相给出特定实例的特定数据（地址、方法表和大小），最后就是统计信息，在托管堆上只有一个这样的实例、大小、类型名和方法表的地址。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Launch executable】，加载我们的项目文件：ExampleCore_5_1.exe。进入调试器，我们使用【g】命令，继续运行调试器，直到我们的控制台程序输出“Press any key to allocate memory”这样的文字，点击调试器中【break】按钮，中断调试器的执行。
此时，我们就可以执行【!DumpHeap】命令，查看一下托管堆上有什么东西，内容还是不少的。
1 0:001> !DumpHeap 2 Address MT Size 3 025e5a800028 7ff80653c4d8 8,184 4 025e5a802020 7ff80653c4d8 8,184 5 025e5d000028 7ff8065e9df8 96 6 025e5d000088 7ff806680a90 128 7 025e5d000108 7ff806680b90 128 8 025e5d000188 7ff806680c90 128 9 025e5d000208 7ff806535fa8 24 10 025e5d000220 7ff8066847c8 80 11 025e5d000270 7ff8065e9df8 68 12 025e5d0002b8 7ff806688ef8 288 13 025e5d0003d8 025e588f79b0 24 Free 14 025e5d0003f0 7ff8065e9df8 3,120 15 025e5d001020 7ff80668ad28 24 16 025e5d001038 7ff80668bfc8 24 17 025e5d001050 7ff80668bfc8 24 18 025e5d001068 7ff80668c7d0 24 19 025e5d001080 7ff80668c108 24 20 025e5d001098 7ff80668ca50 24 21 025e5d0010b0 7ff8065eec08 46 22 025e5d0010e0 7ff8065eec08 202 23 025e5d0011b0 7ff8065eec08 76 24 025e5d001200 025e588f79b0 24 Free 25 025e5d001218 7ff8065eec08 30,224 26 025e5d008828 7ff8065eec08 80 27 025e5d008878 7ff8065eec08 142 28 025e5d008908 7ff8065eec08 68 29 025e5d008950 7ff8065eec08 74 30 025e5d0089a0 7ff8065eec08 232 31 025e5d008a88 7ff8065eec08 66 32 025e5d008ad0 7ff8065eec08 468 33 025e5d008ca8 7ff8065eec08 60 34 025e5d008ce8 7ff8065eec08 58 35 025e5d008d28 7ff8065eec08 36 36 025e5d008d50 7ff8065eec08 160 37 025e5d008df0 7ff8065eec08 32 38 025e5d008e10 7ff8065eec08 64 39 025e5d008e50 7ff8065eec08 48 40 025e5d008e80 7ff80668fa90 32 41 025e5d008ea0 7ff80668fa90 24 42 025e5d008eb8 7ff8065eec08 274 43 025e5d008fd0 7ff8066b21f0 400 44 025e5d009160 7ff8066b2320 24 45 025e5d009178 7ff8066b23f8 104 46 025e5d0091e0 7ff8066b3020 32 47 025e5d009200 7ff8066b2b10 64 48 025e5d009240 7ff8066b3a08 88 49 025e5d009298 7ff8066b3ce8 24 50 025e5d0092b0 7ff8066b2b10 64 51 025e5d0092f0 7ff8066b37a0 64 52 025e5d009330 7ff8066b3ce8 24 53 025e5d009348 7ff8066b62e8 32 54 025e5d009368 7ff8066b71c8 40 55 025e5d009390 7ff8066b85b8 184 56 025e5d009448 7ff8066b2320 24 57 025e5d009460 7ff8066b23f8 104 58 025e5d0094c8 7ff8066b2b10 64 59 025e5d009508 7ff8066b3a08 88 60 025e5d009560 7ff8066b3ce8 24 61 025e5d009578 7ff8066b2b10 64 62 025e5d0095b8 7ff8066b37a0 64 63 025e5d0095f8 7ff8066b3ce8 24 64 025e5d009610 7ff8066b56e0 24 65 025e5d009628 7ff8066b56e0 24 66 025e5d009640 7ff806535fa8 24 67 025e5d009658 7ff8065eec08 46 68 025e5d009688 7ff8066e0278 48 69 025e5d0096b8 7ff8066e1e90 48 70 025e5d0096e8 7ff8066e24a8 24 71 025e5d009700 7ff8066e2220 24 72 025e5d009718 7ff8066e0c28 64 73 025e5d009758 7ff8066e24a8 24 74 025e5d009770 7ff8066e2220 24 75 025e5d009788 7ff8065eec08 46 76 025e5d0097b8 7ff8065eec08 46 77 025e5d0097e8 7ff8066e31c8 48 78 025e5d009818 7ff8065eec08 46 79 025e5d009848 7ff8066e96e8 24 80 025e5d009860 7ff8066e9218 104 81 025e5d0098c8 7ff806535fa8 24 82 025e5d0098e0 7ff8066ecea0 40 83 025e5d009908 7ff8066eddf0 72 84 025e5d009950 7ff8066ec008 64 85 025e5d009990 7ff8066ee1f8 24 86 025e5d0099a8 7ff8066ee618 40 87 025e5d0099d0 7ff8066ee958 28 88 025e5d0099f0 7ff8067013b0 48 89 025e5d009a20 7ff8066ee958 536 90 025e5d009c38 7ff806703530 48 91 025e5d009c68 7ff8065eec08 46 92 025e5d009c98 7ff806535fa8 24 93 025e5d009cb0 7ff8065eec08 46 94 029eeef70008 7ff8065eec08 24 95 029eeef70020 7ff80653a318 40 96 029eeef70048 7ff8065eec08 150 97 029eeef700e0 7ff8065eec08 122 98 029eeef70160 7ff8065eec08 42 99 029eeef70190 7ff8065eec08 30 100 029eeef701b0 7ff8065eec08 50 101 029eeef701e8 7ff8065eec08 38 102 029eeef70210 7ff8065eec08 26 103 029eeef70230 7ff8065eec08 34 104 029eeef70258 7ff8065eec08 118 105 029eeef702d0 7ff8065eec08 126 106 029eeef70350 7ff8066b1800 32 107 029eeef70370 7ff8065eec08 30 108 029eeef70390 7ff8065eec08 32 109 029eeef703b0 7ff8065eec08 84 110 029eeef70408 7ff8065eec08 98 111 029eeef70470 7ff8065eec08 48 112 029eeef704a0 7ff8065eec08 86 113 029eeef704f8 7ff8065eec08 32 114 029eeef70518 7ff8065eec08 36 115 029eeef70540 7ff8065eec08 64 116 029eeef70580 7ff8065eec08 112 117 029eeef705f0 7ff8065eec08 38 118 029eeef70618 7ff8065eec08 90 119 029eeef70678 7ff8065eec08 42 120 029eeef706a8 7ff8065eec08 104 121 029eeef70710 7ff8065eec08 130 122 029eeef70798 7ff8065eec08 160 123 029eeef70838 7ff8065eec08 124 124 029eeef708b8 7ff8065eec08 38 125 029eeef708e0 7ff8065eec08 24 126 029eeef708f8 7ff8065eec08 44 127 029eeef70928 7ff8065eec08 24 128 029eeef70940 7ff8066e9ff8 24 129 029eeef70958 7ff8065eec08 26 130 029eeef70978 7ff8065eec08 42 131 029eeef709a8 7ff8065eec08 40 132 029eeef709d0 7ff8065eec08 32 133 029eeef709f0 7ff8065eec08 32 134 029eeef70a10 7ff8065eec08 40 135 029eeef70a38 7ff8065eec08 34 136 029eeef70a60 7ff8066bdfe0 40 137 138 Statistics: 139 MT Count TotalSize Class Name 140 7ff80668ad28 1 24 System.Collections.Generic.GenericEqualityComparer<System.String> 141 7ff80668c7d0 1 24 System.OrdinalCaseSensitiveComparer 142 7ff80668c108 1 24 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalIgnoreCaseComparer 143 7ff80668ca50 1 24 System.OrdinalIgnoreCaseComparer 144 7ff8066e96e8 1 24 System.IO.Stream+NullStream 145 7ff8066ee1f8 1 24 System.Threading.Tasks.Task+<>c 146 7ff8066e9ff8 1 24 System.Byte[] 147 7ff8066b3020 1 32 System.Diagnostics.Tracing.ActivityTracker 148 7ff8066b62e8 1 32 System.Collections.Generic.List<System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource>> 149 7ff8066b1800 1 32 System.Guid 150 7ff8066b71c8 1 40 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource>[] 151 7ff8066ecea0 1 40 System.Threading.Tasks.TaskFactory 152 7ff8066ee618 1 40 System.IO.TextWriter+NullTextWriter 153 7ff80653a318 1 40 System.RuntimeType 154 7ff8066bdfe0 1 40 Interop+INPUT_RECORD 155 025e588f79b0 2 48 Free 156 7ff80668bfc8 2 48 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalComparer 157 7ff8066b2320 2 48 System.Diagnostics.Tracing.TraceLoggingEventHandleTable 158 7ff8066b56e0 2 48 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource> 159 7ff8066e0278 1 48 System.Reflection.RuntimeAssembly 160 7ff8066e1e90 1 48 System.Text.UTF8Encoding+UTF8EncodingSealed 161 7ff8066e24a8 2 48 System.Text.EncoderReplacementFallback 162 7ff8066e2220 2 48 System.Text.DecoderReplacementFallback 163 7ff8066e31c8 1 48 System.ConsolePal+WindowsConsoleStream 164 7ff8067013b0 1 48 System.Text.OSEncoder 165 7ff806703530 1 48 System.IO.TextWriter+SyncTextWriter 166 7ff80668fa90 2 56 System.String[] 167 7ff8066e0c28 1 64 System.Text.OSEncoding 168 7ff8066ec008 1 64 System.Threading.ContextCallback 169 7ff8066eddf0 1 72 System.Threading.Tasks.Task<System.Threading.Tasks.VoidTaskResult> 170 7ff8066847c8 1 80 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Object> 171 7ff806535fa8 4 96 System.Object 172 7ff8066b3ce8 4 96 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventProvider> 173 7ff8066e9218 1 104 System.IO.StreamWriter 174 7ff806680a90 1 128 System.OutOfMemoryException 175 7ff806680b90 1 128 System.StackOverflowException 176 7ff806680c90 1 128 System.ExecutionEngineException 177 7ff8066b37a0 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 178 7ff8066b3a08 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 179 7ff8066b85b8 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 180 7ff8066b23f8 2 208 System.IntPtr[] 181 7ff8066b2b10 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 182 7ff806688ef8 1 288 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Object>+Entry[] 183 7ff8066b21f0 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 184 7ff8066ee958 2 564 System.Char[] 185 7ff8065e9df8 3 3,284 System.Int32[] 186 7ff80653c4d8 2 16,368 System.Object[] 187 7ff8065eec08 64 35,132 System.String 188 Total 134 objects, 58,996 bytes
为了让大家看的更清楚，我没有省略，如果是第一次查看，完全的更好的，能有一个更直观的感受。
【!DumpHeap】命令的输出分为两个部分。第一个部分包含了位于当前托管堆中的所有对象。对于任何一个对象，都可以使用【!DumpObj】命令或者【!do】查看对象的详情。
第二部分包含了托管堆行为的统计信息，其中相关的对象会被分为一组，并给出了这组对象的方法表、对象数量、总体大小和对象的类型名。如图：
表示对象是 System.Collections.Generic.GenericEqualityComparer<System.String> 类型，方法表位于 7ff80668ad28，在托管堆中共有1个实例，总大小为 24 个字节。
在分析一个很大的托管堆以及需要找出哪些对象导致了堆空间的增长时，这些统计信息非常有用。
【!DumpHeap】命令不跟任何参数，输出的内容太多了，如果我们想找一些特定的信息就比较难。该命令提供了许多开关选项可以帮助我们。-type、-mt 这两个开关可以帮助我们在托管堆中查找指定的类型名或者方法表的地址。
1 0:001> !DumpHeap -type ExampleCore_5_1.Name
我们执行该命令，没有任何输出，因为在当前的托管堆中没有分配该类型的对象。我们【g】继续执行调试器，直到我们的控制台程序输出“Press any key to Exit”时，再次点击【break】按钮，中断调试器的执行，再次执行【!DumpHeap -type ExampleCore_5_1.Name】命令。
1 0:001> !DumpHeap -type ExampleCore_5_1.Name 2 Address MT Size 3 025e5d009ce0 7ff8066b9418 32 4 5 Statistics: 6 MT Count TotalSize Class Name 7 7ff8066b9418 1 32 ExampleCore_5_1.Name 8 Total 1 objects, 32 bytes
有了输出内容了。这个结果和【!DumpHeap】命令的默认输出是一致的。首先给出这实例的特定数据（地址、方法表和大小），然后是统计信息，指出在托管堆中只有一个这种类型的实例。
3.2、垃圾收集器内部工作机制
CLR 的 GC 是一个高效的、可伸缩的以及可靠的自动内存管理器。在设计和实现 GC 之前，是遵循一些假设的。
I、如果没有特殊声明，所有对象都是垃圾。这意味着，除非特别声明，否则 GC 会收集托管堆上所有的对象。从本质来看，它为系统中所有活跃的对象都实现了一种引用跟踪的模式，如果一个对象没有任何引用，就可以认为是垃圾，就可以被回收。
II、假设托管堆上的所有对象的活跃时间都是很短暂的。这种假设基于：如果一个对象活跃了一段时间了，那么它很可能在更长一段时间内也是活跃的，因此不需要再次收集这个对象。
III、通过代的概念跟踪对象的持续时间。活跃时间短的对象归为 0 代，而活跃时间更长的对象则归为第 1 代和第 2 代。对象的活跃时间增长，其相应的代也会递增。
基于以上，我们可以得出一个定义：GC 是一个基于引用跟踪和代的垃圾收集器。
3.2.1、代
A、基础知识
CLR GC 定义了 3 个级别的代，分别是：0 代、1代、2代。一个对象可以从某一代移到下一代，并且每个代的回收频率也是不一样的，0 代回收的最频繁，2代回收的最少。我们最新创建的对象，一般都会保存到 0 代。
我们先上一个图，说一下 GC 垃圾回收算法是怎么回事。
每代都有预定义的空间容量。当新的内存分配请求到来的时候，并且第 0 代已无法再容纳新的对象时，也就是超过了第 0 代预定义的空间容量，就会启动 GC，执行垃圾回收的操作 。GC 就会回收掉没有任何根引用的对象（也就是垃圾对象），并且将所有带有根引用的对象升级到第 1 代。如果将第 0 代保留下来的对象提升到第 1 代时，超过了第 1 代预定空间容量，那么 GC 将在第 1 代回收没有根引用的对象，并将有根引用的对象升级到第 2 代。如果将对象从第 1 代升级到第 2 代，导致第 2 代的预定空间容量不足，此时 CLR 堆管理器就会尝试分配另一个内存段来容纳第 2 代中的对象。如果在创建新的内存段失败了，就会抛出一个 OutOfMemoryException 异常。
如果内存段不再使用，CLR 堆管理器将释放它们。
如果我们想理解对象具体在哪个代，那我们必须理解托管堆的内存段和代之间的关系。每个托管堆都包含了一个或者多个内存段用来容纳对象。而且，在这些内存段中有一部分空间是专门用来存储指定的代。来一张图说明一下托管堆的内存段是怎么回事。
在这张图中，托管堆的内存段被划分为 3 个部分，分别存放不同代的对象，其中每个部分都有自己的起始地址，这个地址由 CLR 堆管理器来管理。第 0 代和第 1 代属于同一个内存段，这个内存段被称为临时内存段（ephemeral segment），它保存短暂活跃的对象。
由于 GC 假设大多数对象都是短暂活跃的，因此GC 认为大多数对象的活跃时间都不会超过第 0 代，最多不超过第 1 代。位于第 2 代的对象是存活时间最长的对象，他们被收集的频率也会最低。当然，第 2 代对象也有可能保存在临时内存段中。通过查看对象的地址和了解存放每代对象的地址范围，我们就会很容易找到指定对象属于哪一代。
如果我们想查看代的信息，可以使用 【!eeheap】命令，这个命令可以输出与 GC 和加载器相关的全部信息，如果我们只是想输出 GC 的信息，可以使用【!eeheap -gc】命令。
注意1：由于我们是 .NET 8.0 的环境，不能使用 SOSEX 扩展里面的命令，如果是 .NET Framework ，我们就可以使用【!dumpgen】命令查看和代有关的对象，特别方便。【!dumpgen 0】表示查看第 0 代的所有对象，以此类推。
注意2：GC.Collect()作用是什么？
GC.Collect()本身所实现的功能比其字面意思表示的功能要多得多。它能强制触发一次垃圾回收的操作，而不管实际上是否需要垃圾收集。这句话的后半部分很重要，“。。。而不管实际上是否需要垃圾收集”。在应用程序执行期间，GC 可以不断的自我调节，以确保在应用程序的环境中表现出最优的行为。然而，通过 GC.Collect() 强制执行垃圾收集，有可能会破坏 GC 的自我微调算法。因此，在通常情况下，我们强烈建议不使用这个 API。
B、眼见为实
调试源码：ExampleCore_5_2
调试任务：证明 GC 通过代管理对象
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.4】命令行工具，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_2\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_2.exe】，打开【NTSD】调试器。
我们直接【g】运行调试器，直到调试器输出“Press any key to invoke GC”内容，如图：
我们按【ctrl+c】组合键，进入中断模式。由于是我们主动中断的，在执行相关栈操作，必须先切换到托管主线程。
1 0:003> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007fff`cc08d0c4 c3 ret 4 0:000>
我们使用【!ClrStack -a】命令查看托管线程的调用栈，并显示局部变量和参数。
1 0:000> !ClrStack -a 2 OS Thread Id: 0x3928 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 000000511E3FE448 00007fffcc08d0c4 [InlinedCallFrame: 000000511e3fe448] 5 000000511E3FE448 00007fffb093787a [InlinedCallFrame: 000000511e3fe448] 6 000000511E3FE420 00007FFFB093787A Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 000000511E3FE510 00007FFFB093AA0A System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x000000511E3FE550 = 0x00000238e5409cd8 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 000000511E3FE5D0 00007FFEB11719F9 ExampleCore_5_2.Program.Main(System.String[]) 40 PARAMETERS:（表示是 Main() 方法的参数） 41 args (0x000000511E3FE650) = 0x00000238e5408ea0 42 LOCALS:（以下内容表示 Main() 方法的局部变量） 43 0x000000511E3FE638 = 0x00000238e5409640 44 0x000000511E3FE630 = 0x00000238e5409660 45 46 0:000>
这两个对象在托管堆上的地址分别是 0x00000238e5409640 和 0x00000238e5409660，这两个地址，我们可以使用【!DumpObj】或者【!do】命令，后跟对象的地址，就可以查看它们的详情。
1 0:000> !DumpObj 0x00000238e5409640 2 Name: ExampleCore_5_2.Name 3 MethodTable: 00007ffeb1229418 4 EEClass: 00007ffeb1231f18 5 Tracked Type: false 6 Size: 32(0x20) bytes 7 File: E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_2\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_2.dll 8 Fields: 9 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 10 00007ffeb115ec08 4000001 8 System.String 0 instance 00000279775204a0 _first 11 00007ffeb115ec08 4000002 10 System.String 0 instance 00000279775204c0 _last 12 13 0:000> !do 0x00000238e5409660 14 Name: ExampleCore_5_2.Name 15 MethodTable: 00007ffeb1229418 16 EEClass: 00007ffeb1231f18 17 Tracked Type: false 18 Size: 32(0x20) bytes 19 File: E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_2\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_2.dll 20 Fields: 21 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 22 00007ffeb115ec08 4000001 8 System.String 0 instance 00000279775204e8 _first 23 00007ffeb115ec08 4000002 10 System.String 0 instance 00000279775204c0 _last 24 0:000>
有了对象的地址，我们再使用【!eeheap -gc】命令，查看 GC 的详情，包含每个代具体的信息，包括每个代的起始地址。
1 0:000> !eeheap -gc 2 Number of GC Heaps: 1 3 generation 0 starts at 0x00000238E5400028 （第 0 代） 4 generation 1 starts at 0x00000238E5000028 （第 1 代） 5 generation 2 starts at 0x0000027977520008 （第 2 代） 6 ephemeral segment allocation context: none 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: （第 0 代起始地址） 9 00000278F6A1F320 00000238E5400028 00000238E5400028 00000238E5411000 0x0(0) 0x10fd8(69592) 10 generation 1: （第 1 代起始地址） 11 00000278F6A1F270 00000238E5000028 00000238E5000028 00000238E5001000 0x0(0) 0xfd8(4056) 12 generation 2: （第 2 代起始地址） 13 00000238E0EEE240 0000027977520008 0000027977520AD8 0000027977530000 0xad0(2768) 0xfff8(65528) 14 00000278F6A1F1C0 00000238E4C00028 00000238E4C00028 00000238E4C01000 0x0(0) 0xfd8(4056) 15 Large object heap starts at 0x0000000000000000 16 segment begin allocated committed allocated size committed size 17 00000278F6A1F3D0 00000238E5800028 00000238E5800028 00000238E5801000 0x0(0) 0xfd8(4056) 18 Pinned object heap starts at 0x0000000000000000 19 00000278F6A1EC40 00000238E2C00028 00000238E2C04018 00000238E2C11000 0x3ff0(16368) 0x10fd8(69592) 20 Total Allocated Size: Size: 0x4ac0 (19136) bytes. 21 Total Committed Size: Size: 0x23f58 (147288) bytes. 22 ------------------------------ 23 GC Allocated Heap Size: Size: 0x4ac0 (19136) bytes. 24 GC Committed Heap Size: Size: 0x23f58 (147288) bytes.
两个局部变量的地址分别是：0x00000238e5409640 和 0x00000238e5409660，有了对象的地址，我们再和每一代的起始地址进行比较，就可以得到答案。只需比较地址高位地址的前6-8位就可以。第 0 代地址前面部分都是 00000238E54 ，我们对象的地址也是以 00000238e54 开头的，其他的就可以不用看了，说明 n1 和 n2 都在第 0 代。
我们继续【g】运行调试器，直到调试器输出“Press any key to invoke GC”字样，如图：
继续按组合键【ctrl+c】进入中断模式，此时，也需要切换到托管主线程。
1 0:002> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007fff`cc08d0c4 c3 ret 4 0:000>
继续执行【!ClrStack -a】查看托管线程调用栈。
1 0:000> !ClrStack -a 2 OS Thread Id: 0x1c98 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 0000001CC517E4B8 00007fffcc08d0c4 [InlinedCallFrame: 0000001cc517e4b8] 5 0000001CC517E4B8 00007fffc0ff787a [InlinedCallFrame: 0000001cc517e4b8] 6 0000001CC517E490 00007FFFC0FF787A Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 0000001CC517E580 00007FFFC0FFAA0A System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x0000001CC517E5C0 = 0x000001363cc09cd8 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 0000001CC517E640 00007FFEB6431A22 ExampleCore_5_2.Program.Main(System.String[]) 40 PARAMETERS: 41 args (0x0000001CC517E6C0) = 0x000001363cc08ea0 42 LOCALS: 43 0x0000001CC517E6A8 = 0x0000000000000000（n1 没有根引用，已经被回收了） 44 0x0000001CC517E6A0 = 0x000001363cc09660（n2 有根引用，为被回收，但是它的代应该是提升到第 1 代了）
我们继续使用【!eeheap -gc】命令查看一下 GC 的详情。
1 0:000> !eeheap -gc 2 Number of GC Heaps: 1 3 generation 0 starts at 0x000001363C400028（第 0 代） 4 generation 1 starts at 0x000001363CC00028（第 1 代） 5 generation 2 starts at 0x00000176CEEC0008（第 2 代） 6 ephemeral segment allocation context: none 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: （第 0 代起始地址） 9 000001764E2BF1C0 000001363C400028 000001363C400028 000001363C411000 0x0(0) 0x10fd8(69592) 10 generation 1: （第 1 代起始地址） 11 000001764E2BF320 000001363CC00028 000001363CC09CF0 000001363CC11000 0x9cc8(40136) 0x10fd8(69592) 12 generation 2: （第 2 代起始地址） 13 000001363885E240 00000176CEEC0008 00000176CEEC0AF8 00000176CEED0000 0xaf0(2800) 0xfff8(65528) 14 000001764E2BF950 000001363F000028 000001363F000028 000001363F001000 0x0(0) 0xfd8(4056) 15 Large object heap starts at 0x0000000000000000 16 segment begin allocated committed allocated size committed size 17 000001764E2BF3D0 000001363D000028 000001363D000028 000001363D001000 0x0(0) 0xfd8(4056) 18 Pinned object heap starts at 0x0000000000000000 19 000001764E2BEC40 000001363A400028 000001363A404018 000001363A411000 0x3ff0(16368) 0x10fd8(69592) 20 Total Allocated Size: Size: 0xe7a8 (59304) bytes. 21 Total Committed Size: Size: 0x33f58 (212824) bytes. 22 ------------------------------ 23 GC Allocated Heap Size: Size: 0xe7a8 (59304) bytes. 24 GC Committed Heap Size: Size: 0x33f58 (212824) bytes.
我们已经执行了一次垃圾回收，代的起始地址也发生了变化。n1 地址变成了 0 ，表示被回收了，现在只有 n2 了，它的地址是：0x000001363cc09660，再次和每个代的起始地址比较吧，只是比较高位地址部分就可以了。n2 地址前缀是：000001363cc，第 1 代起始地址的前缀是：000001363CC，很明显，是一致的，其他的就可以不用看了，当然，看看理解更好点。现在 n2 在第 1 代了。
我们继续【g】，直到调试器输出“Press any key to Exit”字样，效果如图：
我们继续按组合键【ctrl+c】进入到调试器的中断模式，再次切换到托管线程上下文中。
1 0:003> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007fff`cc08d0c4 c3 ret
使用【!clrstack -a】命令，查看一下托管线程的调用栈。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x1c98 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 0000001CC517E4B8 00007fffcc08d0c4 [InlinedCallFrame: 0000001cc517e4b8] 5 0000001CC517E4B8 00007fffc0ff787a [InlinedCallFrame: 0000001cc517e4b8] 6 0000001CC517E490 00007FFFC0FF787A Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 0000001CC517E580 00007FFFC0FFAA0A System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x0000001CC517E5C0 = 0x000001363cc09cd8 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 0000001CC517E640 00007FFEB6431A45 ExampleCore_5_2.Program.Main(System.String[]) 40 PARAMETERS: 41 args (0x0000001CC517E6C0) = 0x000001363cc08ea0 42 LOCALS: 43 0x0000001CC517E6A8 = 0x0000000000000000 44 0x0000001CC517E6A0 = 0x000001363cc09660
n2 对象在托管堆上的地址是：0x000001363cc09660，我们使用【!eeheap -gc】查看 GC 的详情。
1 0:000> !eeheap -gc 2 Number of GC Heaps: 1 3 generation 0 starts at 0x000001363F000028（第 0 代 起始地址） 4 generation 1 starts at 0x000001363C400028（第 1 代 起始地址） 5 generation 2 starts at 0x00000176CEEC0008（第 2 代 起始地址） 6 ephemeral segment allocation context: none 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0:（第 0 代） 9 000001764E2BF950 000001363F000028 000001363F000028 000001363F011000 0x0(0) 0x10fd8(69592) 10 generation 1:（第 1 代） 11 000001764E2BF1C0 000001363C400028 000001363C400028 000001363C411000 0x0(0) 0x10fd8(69592) 12 generation 2:（第 2 代） 13 000001363885E240 00000176CEEC0008 00000176CEEC0AF8 00000176CEED0000 0xaf0(2800) 0xfff8(65528) 14 000001764E2BF320 000001363CC00028 000001363CC09CF0 000001363CC11000 0x9cc8(40136) 0x10fd8(69592) 15 Large object heap starts at 0x0000000000000000 16 segment begin allocated committed allocated size committed size 17 000001764E2BF3D0 000001363D000028 000001363D000028 000001363D001000 0x0(0) 0xfd8(4056) 18 Pinned object heap starts at 0x0000000000000000 19 000001764E2BEC40 000001363A400028 000001363A404018 000001363A411000 0x3ff0(16368) 0x10fd8(69592) 20 Total Allocated Size: Size: 0xe7a8 (59304) bytes. 21 Total Committed Size: Size: 0x43f58 (278360) bytes. 22 ------------------------------ 23 GC Allocated Heap Size: Size: 0xe7a8 (59304) bytes. 24 GC Committed Heap Size: Size: 0x43f58 (278360) bytes.
n2 对象的地址：0x000001363cc09660，我们在第 2 代里，发现有2个内存段，第 2 个内存段的起始地址是：000001363CC00028，n2 对象的地址正好在第 2 代的第 2 个内存段的地址里。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，打开【Windbg Preview】，依次点击【文件】---【Launch executable】，加载我们的项目文件：ExampleCore_5_2.exe，进入调试器。
进入到调试器，我们直接【g】运行调试器，直到我们的控制台程序输出“Press any key to invoke GC”字样。点击调试器的【break】按钮，中断调试器的执行。由于我们是手动中断，需要切换到托管线程的调用栈上，执行命令【~0s】。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ff9`401cd0c4 c3 ret
继续使用【!clrstack -a】命令，查看托管线程栈的调用栈，打印出所有参数和局部变量。
1 0:000> !ClrStack -a 2 OS Thread Id: 0x505c (0) 3 Child SP IP Call Site 4 0000005C5277E668 00007ff9401cd0c4 [InlinedCallFrame: 0000005c5277e668] 5 0000005C5277E668 00007ff87a4d787a [InlinedCallFrame: 0000005c5277e668] 6 0000005C5277E640 00007ff87a4d787a Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) [/_/src/libraries/System.Console/src/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/LibraryImports.g.cs @ 470] 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 0000005C5277E730 00007ff87a4daa0a System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) [/_/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Windows.cs @ 334] 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x0000005C5277E770 = 0x000001eaf1009cd8 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 0000005C5277E7F0 00007ff7fcab19f9 ExampleCore_5_2.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio\...\ExampleCore_5_2\Program.cs @ 29] 40 PARAMETERS:（表示Main方法的参数，是一个数组） 41 args (0x0000005C5277E870) = 0x000001eaf1008ea0 42 LOCALS:（表示是局部变量） 43 0x0000005C5277E858 = 0x000001eaf1009640 44 0x0000005C5277E850 = 0x000001eaf1009660
红色标注的两项就是我们的局部变量，分别是：n1 和 n2。接下来，我们就看看这两个变量属于哪一代。
继续执行【!eeheap -gc】命令。
1 0:000> !eeheap -gc 2 3 ======================================== 4 Number of GC Heaps: 1 5 ---------------------------------------- 6 Small object heap 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 022b0269f320 01eaf1000028 01eaf100a630 01eaf1011000 0xa608 (42504) 0x11000 (69632) 10 generation 1: 11 022b0269f270 01eaf0c00028 01eaf0c00028 01eaf0c01000 0x1000 (4096) 12 generation 2: 13 022b0269f1c0 01eaf0800028 01eaf0800028 01eaf0801000 0x1000 (4096) 14 NonGC heap 15 segment begin allocated committed allocated size committed size 16 01eaecb64230 022b832a0008 022b832a0ad8 022b832b0000 0xad0 (2768) 0x10000 (65536) 17 Large object heap 18 segment begin allocated committed allocated size committed size 19 022b0269f3d0 01eaf1400028 01eaf1400028 01eaf1401000 0x1000 (4096) 20 Pinned object heap 21 segment begin allocated committed allocated size committed size 22 022b0269ec40 01eaee800028 01eaee804018 01eaee811000 0x3ff0 (16368) 0x11000 (69632) 23 ------------------------------ 24 GC Allocated Heap Size: Size: 0xf0c8 (61640) bytes. 25 GC Committed Heap Size: Size: 0x35000 (217088) bytes.
两个局部变量的地址分别是：0x000001eaf1009640 和 0x000001eaf1009660，第 0 代起始地址是 01eaf1000028，两个局部变量前8位都是一致的（看红色部分），用这个地址和每个代的开始地址比较很容易知道属于第 0 代。
我们继续【g】运行调试器，直到我们的控制台程序输出第二个“Press any key to invoke GC”字样，点击调试器【break】按钮，中断调试器的执行，又因为是我们手动中断，需要切换到托管线程上，执行命令【~0s】。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ff9`401cd0c4 c3 ret
我们再次执行【!clrstack -a】命令，查看托管线程栈。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x505c (0) 3 Child SP IP Call Site 4 0000005C5277E668 00007ff9401cd0c4 [InlinedCallFrame: 0000005c5277e668] 5 0000005C5277E668 00007ff87a4d787a [InlinedCallFrame: 0000005c5277e668] 6 0000005C5277E640 00007ff87a4d787a Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) [/_/src/libraries/System.Console/src/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/LibraryImports.g.cs @ 470] 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 0000005C5277E730 00007ff87a4daa0a System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) [/_/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Windows.cs @ 334] 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x0000005C5277E770 = 0x000001eaf1009cd8 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 0000005C5277E7F0 00007ff7fcab1a22 ExampleCore_5_2.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_2_1\Program.cs @ 35] 40 PARAMETERS: 41 args (0x0000005C5277E870) = 0x000001eaf1008ea0 42 LOCALS: 43 0x0000005C5277E858 = 0x0000000000000000（这里变成0了，说明被回收了，也就是 n1 变量） 44 0x0000005C5277E850 = 0x000001eaf1009660
这里的内容大部分都是相同的，红色标注的注意看，一个值变成了 0 ，说明被（n1 = null;GC.Collect()）回收了。0x000001eaf1009660 这个值就是 n2，由于执行了垃圾会后，n2 没有被回收，肯定从第 0 代升级到第 1 代了，我们执行【!eeheap -gc】命令来验证。
1 0:000> !eeheap -gc 2 3 ======================================== 4 Number of GC Heaps: 1 5 ---------------------------------------- 6 Small object heap 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 022b0269f1c0 01eaf0800028 01eaf0800028 01eaf0811000 0x11000 (69632) 10 generation 1: 11 022b0269f320 01eaf1000028 01eaf1009cf0 01eaf1011000 0x9cc8 (40136) 0x11000 (69632) 12 generation 2: 13 022b0269f950 01eaf3400028 01eaf3400028 01eaf3401000 0x1000 (4096) 14 NonGC heap 15 segment begin allocated committed allocated size committed size 16 01eaecb64230 022b832a0008 022b832a0af8 022b832b0000 0xaf0 (2800) 0x10000 (65536) 17 Large object heap 18 segment begin allocated committed allocated size committed size 19 022b0269f3d0 01eaf1400028 01eaf1400028 01eaf1401000 0x1000 (4096) 20 Pinned object heap 21 segment begin allocated committed allocated size committed size 22 022b0269ec40 01eaee800028 01eaee804018 01eaee811000 0x3ff0 (16368) 0x11000 (69632) 23 ------------------------------ 24 GC Allocated Heap Size: Size: 0xe7a8 (59304) bytes. 25 GC Committed Heap Size: Size: 0x45000 (282624) bytes.
对象的地址是 0x000001eaf1009660，开始比较，第 0 代的开始地址：01eaf0800028，肯定不是，第 1 代的开始地址是：01eaf1000028，这个地址是符合的，也就是说 0x000001eaf1009660 这地址在 01eaf1000028 这地址里面的，证明了我们的说法。
我们继续【g】运行调试器，直到我们的控制台程序输出“Press any key to Exit”字样，点击调试器的【break】按钮，中断调试器的执行，我们还必须切换到托管线程上，执行命令【~0s】。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ff9`401cd0c4 c3 ret
再次执行【!clrstack -a】命令，查看托管线程栈。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x505c (0) 3 Child SP IP Call Site 4 0000005C5277E668 00007ff9401cd0c4 [InlinedCallFrame: 0000005c5277e668] 5 0000005C5277E668 00007ff87a4d787a [InlinedCallFrame: 0000005c5277e668] 6 0000005C5277E640 00007ff87a4d787a Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) [/_/src/libraries/System.Console/src/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/LibraryImports.g.cs @ 470] 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 0000005C5277E730 00007ff87a4daa0a System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) [/_/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Windows.cs @ 334] 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x0000005C5277E770 = 0x000001eaf1009cd8 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 0000005C5277E7F0 00007ff7fcab1a45 ExampleCore_5_2.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_2\Program.cs @ 40] 40 PARAMETERS: 41 args (0x0000005C5277E870) = 0x000001eaf1008ea0 42 LOCALS: 43 0x0000005C5277E858 = 0x0000000000000000 44 0x0000005C5277E850 = 0x000001eaf1009660（这就是 n2 局部变量）
有了对象的地址，我们继续执行【!eeheap -gc】命令查看 GC 的详情。
1 0:000> !eeheap -gc 2 3 ======================================== 4 Number of GC Heaps: 1 5 ---------------------------------------- 6 Small object heap 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 022b0269f950 01eaf3400028 01eaf3400028 01eaf3411000 0x11000 (69632) 10 generation 1: 11 022b0269f1c0 01eaf0800028 01eaf0800028 01eaf0811000 0x11000 (69632) 12 generation 2: 13 022b0269f320 01eaf1000028 01eaf1009cf0 01eaf1011000 0x9cc8 (40136) 0x11000 (69632) 14 NonGC heap 15 segment begin allocated committed allocated size committed size 16 01eaecb64230 022b832a0008 022b832a0af8 022b832b0000 0xaf0 (2800) 0x10000 (65536) 17 Large object heap 18 segment begin allocated committed allocated size committed size 19 022b0269f3d0 01eaf1400028 01eaf1400028 01eaf1401000 0x1000 (4096) 20 Pinned object heap 21 segment begin allocated committed allocated size committed size 22 022b0269ec40 01eaee800028 01eaee804018 01eaee811000 0x3ff0 (16368) 0x11000 (69632) 23 ------------------------------ 24 GC Allocated Heap Size: Size: 0xe7a8 (59304) bytes. 25 GC Committed Heap Size: Size: 0x55000 (348160) bytes.
对象的地址是：0x000001eaf1009660，第 0 代的开始地址是：01eaf3400028，比较前6-8位即可，不符合，第 1 代开始地址是：01eaf0800028，也不符合，第 2 代的开始地址：01eaf1000028，我们看到了，地址前8位是一样的，所以也就证明了我们的说法，n2 已经提升到第 2 代了。
3.2.2、根对象
A、基础知识
C# 的引用跟踪回收算法，核心在于寻找【根对象】，凡是托管堆上的某个对象被【根对象】所引用，GC就不会回收这个对象的。
GC 本身并不会监测哪些对象仍然被引用，而是使用 CLR 中其他了解对象生命周期的组件。
通常3个地方有根对象。
I、线程栈
方法作用域下的引用类型，自然就是根对象。
II、终结器队列（Finalizer queues）
带有析构函数的对象自然会被加入到【终结器队列】中，终结线程会在对象成为垃圾对象后的某个时刻执行对象的析构函数。
III、句柄表（handle table）
CLR 为每个应用程序域提供一组句柄表，在这些句柄表中包含了指向托管堆上固定引用类型的指针。换句话说，凡是被 Strong、Pinned 标记的对象都会被放入到【句柄表】中，比如：static 对象。句柄表就是在 CLR 私有堆中具有一个字典类型的数据结构，用于存储被 Strong、Pinned 标记的对象。
句柄类型是一种值类型，如果想转储出句柄的内容，只能使用【!DumpVC】，【!DumpObj】命令是针对引用类型的。
IIII、即时编译器（JIT）
它负责将 IL 代码转换为机器码，因此它知道在任意时刻有哪些局部变量仍然被认为是活跃的。JIT 编译器将这些信息维护在一张表中，当 GC 要查询活跃对象的时候，会用到这张表。
B、眼见为实
调试源码：ExampleCore_5_3
调试任务：使用【!gcroot】命令查找对象的根引用。
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.6】命令行工具，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_3.exe】，打开【NTSD】调试器。
【g】直接运行调试器，直到调试器输出“Press any key to Exit”字样，效果如图：
按组合键【ctrl+c】进入中断模式，然后切换到托管线程上下文。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ff8`bec2d0c4 c3 ret
继续使用【!clrstack -a】命令查看一下托管线程调用栈的情况。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x3a00 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 00000030723FE7A8 00007ff8bec2d0c4 [InlinedCallFrame: 00000030723fe7a8] 5 00000030723FE7A8 00007ff8b261787a [InlinedCallFrame: 00000030723fe7a8] 6 00000030723FE780 00007FF8B261787A Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 00000030723FE870 00007FF8B261AA0A System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x00000030723FE8B0 = 0x0000014c5f809868 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 00000030723FE930 00007FF7AD521AF2 ExampleCore_5_3.Program.Run() 40 PARAMETERS: 41 this (0x00000030723FE990) = 0x0000014c5f809640 42 LOCALS: 43 0x00000030723FE978 = 0x0000014c5f809660（Name 类型实例的地址） 44 45 00000030723FE990 00007FF7AD521988 ExampleCore_5_3.Program.Main(System.String[]) 46 PARAMETERS: 47 args (0x00000030723FE9D0) = 0x0000014c5f808ea0 48 LOCALS: 49 0x00000030723FE9B8 = 0x0000014c5f809640
我们可以使用【!do 0x0000014c5f809660】命令或者【!DumpObj 0x0000014c5f809660】命令验证一下是否正确。
1 0:000> !do 0x0000014c5f809660 2 Name: ExampleCore_5_3.Name 3 MethodTable: 00007ff7ad5d94b0 4 EEClass: 00007ff7ad5e2068 5 Tracked Type: false 6 Size: 32(0x20) bytes 7 File: E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_3.dll 8 Fields: 9 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 10 00007ff7ad50ec08 4000001 8 System.String 0 instance 0000018cf1b004e0 _first 11 00007ff7ad50ec08 4000002 10 System.String 0 instance 0000018cf1b00500 _last
我们有了对象的地址，就可以使用【!gcroot 0x0000014c5f809660】命令查看一下它的根引用。
1 0:000> !gcroot 0x0000014c5f809660 2 Thread 3a00:（OSID 3a00，是主线程） 3 00000030723FE930 00007FF7AD521AF2 ExampleCore_5_3.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 47] 4 rbp-8: 00000030723fe978 5 -> 0000014C5F809660 ExampleCore_5_3.Name 6 7 Thread 3170:(OSID 3170，是通过 Thread 启动的线程) 8 00000030731FF960 00007FF7AD521CCD ExampleCore_5_3.Program.Worker(System.Object) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 59] 9 rbp-8: 00000030731ff9a8 10 -> 0000014C5F809660 ExampleCore_5_3.Name 11 12 00000030731FF960 00007FF7AD521CCD ExampleCore_5_3.Program.Worker(System.Object) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 59] 13 rbp+18: 00000030731ff9c8 14 -> 0000014C5F809660 ExampleCore_5_3.Name 15 16 HandleTable:（句柄表） 17 0000014C5B4113E8 (strong handle) 18 -> 0000014C5D000028 System.Object[] 19 -> 0000014C5F809660 ExampleCore_5_3.Name 20 21 Found 4 unique roots (run '!gcroot -all' to see all roots).
我们看到了 ExampleCore_5_3.Name 类型在 2个线程和一个句柄表中有引用。我们可以使用【!t】命令或者【!threads】命令查看托管所有线程。
1 0:000> !threads 2 ThreadCount: 3 3 UnstartedThread: 0 4 BackgroundThread: 1 5 PendingThread: 0 6 DeadThread: 0 7 Hosted Runtime: no 8 Lock 9 DBG ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception 10 0 1 3a00 0000014C5B4C6430 2a020 Preemptive 0000014C5F8098B0:0000014C5F80A618 0000014C5B4BBF70 -00001 MTA 11 6 2 35e0 0000014C5B56BC40 21220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 0000014C5B4BBF70 -00001 Ukn (Finalizer) 12 8 4 3170 0000014C5B4D1E80 202b020 Preemptive 0000014C5F80AC88:0000014C5F80C638 0000014C5B4BBF70 -00001 MTA
OSID 是 3a00 的线程是主线程，也就是我们当前操作的线程。我们可以去 OSID 是 3170 的线程去看看，首先，切换线程，执行命令【~~[3170]s】。
继续执行【!clrstack -a】命令，查看当前的托管线程调用栈。
1 0:008> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x3170 (8) 3 Child SP IP Call Site 4 00000030731FF838 00007ff8bec2d664 [HelperMethodFrame: 00000030731ff838] System.Threading.Thread.SleepInternal(Int32) 5 00000030731FF930 00007FF7AD521E21 System.Threading.Thread.Sleep(Int32) 6 PARAMETERS: 7 millisecondsTimeout = <no data> 8 9 00000030731FF960 00007FF7AD521CCD ExampleCore_5_3.Program.Worker(System.Object) 10 PARAMETERS: 11 this (0x00000030731FF9C0) = 0x0000014c5f809640 12 o (0x00000030731FF9C8) = 0x0000014c5f809660（这是传入的参数，也就是 Worker 方法的 o 参数。） 13 LOCALS: 14 0x00000030731FF9A8 = 0x0000014c5f809660（这里就是 n1 局部变量的值，代码就是：var n1 = (Name)o!） 15 0x00000030731FF9A4 = 0x0000000000000000 16 0x00000030731FF9A0 = 0x0000000000000001 17 18 00000030731FFC10 00007ff80d08b8d3 [DebuggerU2MCatchHandlerFrame: 00000030731ffc10]
我们看到在 ExampleCore_5_3.Program.Worker 方法里有引用了 ExampleCore_5_3.Name 类型。这就找到了 ExampleCore_5_3.Name 类型的所有根引用。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Launch executable】，加载我们的项目文件：ExampleCore_5_3.exe，进入到调试器。
我们进入调试器后，直接【g】运行调试器，直到我们的控制台程序输出“Press any key to Exit”字样。效果如图：
我们在调试器上点击【break】按钮，进入中断模式。
由于手动中断，我们必须切换到托管线程上下文，因为目前是在调试器的线程上下文中。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007fff`cc08d0c4 c3 ret
我们必须先找到我们目标对象的地址，所以先使用【!clrstack -a】查看一下托管线程调用栈。
1 0:000> !ClrStack -a 2 OS Thread Id: 0x1fa0 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 000000BEF817E6F8 00007fffcc08d0c4 [InlinedCallFrame: 000000bef817e6f8] 5 000000BEF817E6F8 00007fff1a4d787a [InlinedCallFrame: 000000bef817e6f8] 6 000000BEF817E6D0 00007fff1a4d787a Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) [/_/src/libraries/System.Console/src/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/LibraryImports.g.cs @ 470] 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 000000BEF817E7C0 00007fff1a4daa0a System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) [/_/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Windows.cs @ 334] 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x000000BEF817E800 = 0x000001e689c09868 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 000000BEF817E880 00007ffea92f1af2 ExampleCore_5_3.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 47] 40 PARAMETERS: 41 this (0x000000BEF817E8E0) = 0x000001e689c09640 42 LOCALS: 43 0x000000BEF817E8C8 = 0x000001e689c09660（这就是 Name 类型在托管堆中的地址） 44 45 000000BEF817E8E0 00007ffea92f1988 ExampleCore_5_3.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 33] 46 PARAMETERS: 47 args (0x000000BEF817E920) = 0x000001e689c08ea0 48 LOCALS: 49 0x000000BEF817E908 = 0x000001e689c09640
0x000001e689c09660 地址有了，我们还是要确定一下是不是 Name 类型的，可以使用【!DumpObj 0x000001e689c09660】命令。
1 0:000> !DumpObj 0x000001e689c09660 2 Name: ExampleCore_5_3.Name 3 MethodTable: 00007ffea93a94b0 4 EEClass: 00007ffea93b2068 5 Tracked Type: false 6 Size: 32(0x20) bytes 7 File: E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_3.dll 8 Fields: 9 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 10 00007ffea92dec08 4000001 8 System.String 0 instance 000002271bfd04e0 _first 11 00007ffea92dec08 4000002 10 System.String 0 instance 000002271bfd0500 _last
证明我们的说法，既然我们得到了对象的地址，我们就可以针对该地址使用【!gcroot 000001e689c09660】命令，查看一下它的根引用。
1 0:000> !gcroot 0x0000017750409660 2 Caching GC roots, this may take a while. 3 Subsequent runs of this command will be faster. 4 5 HandleTable:（这里是句柄表） 6 000001774c0813e8 (strong handle) 7 -> 01774dc00028 System.Object[] 8 -> 017750409660 ExampleCore_5_3.Name 9 10 Thread 574:（这是一个线程，OSID 是 574，该线程是主线程） 11 52e5f7e630 7ff7a99b1af2 ExampleCore_5_3.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 47] 12 rbp-8: 00000052e5f7e678 13 -> 017750409660 ExampleCore_5_3.Name 14 15 Thread 36e8:（这是一个线程，OSID 是 36e8，该线程是通过 New Thread 创建的） 16 52e6b7f480 7ff7a99b1ccd ExampleCore_5_3.Program.Worker(System.Object) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 59] 17 rbp-8: 00000052e6b7f4c8 18 -> 017750409660 ExampleCore_5_3.Name 19 20 rbp+18: 00000052e6b7f4e8 21 -> 017750409660 ExampleCore_5_3.Name 22 23 Found 4 unique roots.
我们可以使用【!t】或者【!threads】命令，列出所有的托管线程来查看上面的出现的两个线程。
1 0:000> !t 2 ThreadCount: 3 3 UnstartedThread: 0 4 BackgroundThread: 1 5 PendingThread: 0 6 DeadThread: 0 7 Hosted Runtime: no 8 Lock 9 DBG ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception 10 0 1 574 000001774C11D510 2a020 Preemptive 00000177504098B0:000001775040A618 000001774c112fa0 -00001 MTA 11 6 2 3a3c 000001774C1C2C10 21220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 000001774c112fa0 -00001 Ukn (Finalizer) 12 8 4 36e8 000001774C1295F0 202b020 Preemptive 000001775040AC88:000001775040C638 000001774c112fa0 -00001 MTA
在这里说明一下，这里【!gcroot】命令的输出内容和原著书上输出的内容是由很大区别的，平台不一样了。
我们在使用【!gcroot】命令输出的结果中，有两个线程的输出，我们可以切换到线程上查看详情。
首先我们先切换到 OSID 为 574 的线程上，执行命令【~~[574]s】，查看一下具体情况。
1 0:000> ~~[574]s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ff8`bec2d0c4 c3 ret
其实OSID 是 574 的线程就是主线程，【!clrstack -a】命令和【!gcroot】命令输出结果和前面是一样的。我们在切换到 OSID 是 36e8 的线程上看看具体情况。
1 0:000> ~~[36e8]s 2 ntdll!NtDelayExecution+0x14: 3 00007ff8`bec2d664 c3 ret
继续使用【!clrstack -a】命令查看托管线程调用栈的情况。
1 0:008> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x36e8 (8) 3 Child SP IP Call Site 4 00000052E6B7F358 00007ff8bec2d664 [HelperMethodFrame: 00000052e6b7f358] System.Threading.Thread.SleepInternal(Int32) 5 00000052E6B7F450 00007ff8083fe5a1 System.Threading.Thread.Sleep(Int32) [/_/src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Threading/Thread.cs @ 367] 6 PARAMETERS: 7 millisecondsTimeout = <no data> 8 9 00000052E6B7F480 00007ff7a99b1ccd ExampleCore_5_3.Program.Worker(System.Object) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\Program.cs @ 59] 10 PARAMETERS: 11 this (0x00000052E6B7F4E0) = 0x0000017750409640 12 o (0x00000052E6B7F4E8) = 0x0000017750409660 13 LOCALS: 14 0x00000052E6B7F4C8 = 0x0000017750409660 15 0x00000052E6B7F4C4 = 0x0000000000000000 16 0x00000052E6B7F4C0 = 0x0000000000000001 17 18 00000052E6B7F730 00007ff80950b8d3 [DebuggerU2MCatchHandlerFrame: 00000052e6b7f730]
我们看到了在 ExampleCore_5_3.Program.Worker 方法的调用栈中有一个局部变量的地址是有点眼熟的，0x0000017750409660，这个地址就是我们 Name 类型在托管堆上的地址。说明，在编号为 0x36e8 这个线程里也引用了我们的 Name 类型。
如果大家不信，可以使用【!do 0x0000017750409660】命令或者【!DumpObj 0x0000017750409660】命令证明一下。
1 0:008> !do 0x0000017750409660 2 Name: ExampleCore_5_3.Name 3 MethodTable: 00007ff7a9a694b0 4 EEClass: 00007ff7a9a72068 5 Tracked Type: false 6 Size: 32(0x20) bytes 7 File: E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_3\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_3.dll 8 Fields: 9 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 10 00007ff7a999ec08 4000001 8 System.String 0 instance 000001b7e28104e0 _first 11 00007ff7a999ec08 4000002 10 System.String 0 instance 000001b7e2810500 _last
3.2.3、终结操作
A、基础知识
当我们声明的类型使用一些非托管资源的时候，例如：文件句柄、数据库连接、互斥体等，就需要做特别的处理，GC 才能安全、可靠的回收该对象所占的资源。如果处理不当，虽然托管对象所占用的内存被回收了，但是对象所使用的非托管资源却不会被回收，因为 GC 并不知道这些非托管资源的存在。
为了提供合适的回收策略，CLR 引入了终结器的概念，当对象被回收时，它的终结器就会被执行。当这个类被编译为 IL 代码时，终结方法会被编译一个名为 Finalize 的函数。由于，垃圾收集器实际上是一个自动内存管理器，因此，在垃圾收集过程中，它需要执行终结代码。
当一个类型包含了终结器时，GC 的处理也会有所不同。为了记录哪些对象拥有终结器，GC 维护了一个终结队列（Finalization Queue）。如果在托管堆上创建的对象中包含终结器，那么在创建过程中将被自动放入终结队列中。需要注意，终结队列并没有包含那些被认为是垃圾的对象，而是包含了所有带有终结器并在托管堆上处于活跃状态的对象。
如果某个带有终结器的对象不存在任何根引用了，并且启动了垃圾回收的过程，那么 GC 会把这个对象放入到另外一个队列中，即 F-Reachable 队列（终结可达队列）。这个队列包含了所有带有终结器并且被作为垃圾的对象，这些对象的终结器都将被执行。在 F-Reachable 队列上的所有对象都被视为仍然存在根引用。需要注意的是：在垃圾收集过程中，并不会执行 F-Reachable 队列中每个对象的终结器的代码，这些代码将在一个特殊的线程中执行，它就是每个 .NET 进程的终结线程（Finalization Thread）。在收到 GC 的请求时，终结线程会启动并且查看 F-Reachable 队列的状态。如果在 F-Reachable 队列上有任何的对象存在，那么它会依次执行这些对象的终结方法。
在垃圾收集过程结束后，带有终结器的对象会出现在 F-Reachable 队列中（根对象引用存在且是活跃的），直到终结线程执行他们的 Finalize 方法。此时，对象将从 F-Reachable 队列中移走，并且这些对象也被认为不存在根对象引用了，从而真正的被垃圾收集器回收了。
咱们来一张图举例说明一下，就很容易理解了。
在上图的 步骤1 中分配对象D 和对象E，它们各自带有一个 Finalize 方法。在分配过程中，这些对象除了被放在托管堆上，还被放在终结队列中，表示这些对象不被使用时需要执行终结操作。在 步骤2 中，当垃圾收集过程启动时，对象D 和对象E 都不存在根对象引用。此时，这两个对象将从终结队列中移动到 F-Reachable 队列中，表示可以执行它们的 Finalize 方法了。在接下来的某个时刻，步骤3 会被执行，终结线程也会启动，并开始执行这两个对象的 Finalize 方法。即使在终结器执行完成后，这两个对象仍然存在于 F-Reachable 队列中。最后在 步骤4 中再次启动了垃圾回收过程，这些对象会被移出 F-Reachable 队列（不再有根对象引用），然后又垃圾收集器从托管堆上回收。
需要注意的是，虽然有一个专门的线程执行 Finalize 方法，但是 CLR 并不能保证这些线程将在何时启动执行。由于在对象中包含了一些资源和在等待资源被回收时需要的时间过长，微软又提出了一种明确的清楚模式，例如：IDisposable 模式或者 Close 模式。当使用终结类型时，背后要做大量的事情，CLR 不仅需要额外的数据结构（终结队列和 F-Reachable 队列），还需要一个专门的线程执行对象的 Finalize 方法。具有终结器的类型，无法仅通过一次垃圾回收操作就被回收，而是需要两次。这些对象会被提升到第 1 代，从而使它成为一种开销较高的对象。
B、眼见为实
调试源码：ExampleCore_5_4
调试任务：通过调试器观察带有终结器的对象是如何被回收的。
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.6】命令行工具，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_4\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_4.exe】打开调试器。
进入调试器后，直接【g】运行程序，直到调试器输出“Press any key to GC1!”字样。
此时，我们按【ctrl+c】组合键，中断调试器的执行，开始我们的调试。
直接执行【!FinalizeQueue】命令，查看终结队列的详情。
1 0:002> !FinalizeQueue 2 SyncBlocks to be cleaned up: 0 3 Free-Threaded Interfaces to be released: 0 4 MTA Interfaces to be released: 0 5 STA Interfaces to be released: 0 6 ---------------------------------- 7 generation 0 has 0 finalizable objects (0000013587E3E0E0->0000013587E3E0E0) 8 generation 1 has 0 finalizable objects (0000013587E3E0E0->0000013587E3E0E0) 9 generation 2 has 0 finalizable objects (0000013587E3E0E0->0000013587E3E0E0) 10 Ready for finalization 13 objects (0000013587E3E0E0->0000013587E3E148) 11 Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization): 12 MT Count TotalSize Class Name 13 00007ffeab9694a8 1 24 ExampleCore_5_4_1.NativeEvent 14 00007ffeab9656f8 2 48 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventSource, System.Private.CoreLib]] 15 00007ffeab963d00 4 96 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventProvider, System.Private.CoreLib]] 16 00007ffeab9685d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 17 00007ffeab962b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 18 00007ffeab962208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 19 Total 13 objects
此时，我们可以看到第 0 代、第 1 代和第 2 代都没有任何可终结的对象。因为我们还没有执行第一次的【垃圾回收】，但是此时【Ready for finalization 13 objects】说明已经有13个对象可以执行【终结】方法的操作了，这一点和原著是有区别的。
我们可以使用【dp 0000013587E3E0E0】命令，查看改地址的保存的数据，其实就是13个要执行 Finalize 方法的对象。
1 0:002> dp 0000013587E3E0E0 2 00000135`87e3e0e0 00000135`8c408fd0 00000135`8c409200 3 00000135`87e3e0f0 00000135`8c409298 00000135`8c4092b0 4 00000135`87e3e100 00000135`8c409330 00000135`8c409390 5 00000135`87e3e110 00000135`8c4094c8 00000135`8c409560 6 00000135`87e3e120 00000135`8c409578 00000135`8c4095f8 7 00000135`87e3e130 00000135`8c409610 00000135`8c409628 8 00000135`87e3e140 00000135`8c409658 baadf00d`baadf00d 9 00000135`87e3e150 baadf00d`baadf00d baadf00d`baadf00d
00000135`8c409658 这地址应该就是我们定义的 ExampleCore_5_4_1.NativeEvent 类型。栈地址是有由高到低的分配，我们最早声明 ExampleCore_5_4_1.NativeEvent 类型，它的地址肯定是最高的。执行【!do 00000135`8c409658】命令验证一下。
0:002> !do 00000135`8c409658 Name: ExampleCore_5_4.NativeEvent MethodTable: 00007ffeab9694a8 EEClass: 00007ffeab971ff0 Tracked Type: false Size: 24(0x18) bytes File: E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_4\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_4.dll Fields: MT Field Offset Type VT Attr Value Name 00007ffeab8970a0 4000001 8 System.IntPtr 1 instance 000000000000028C _nativeHandle
接下来，我们【g】继续恢复调试器的执行，完成第一次【垃圾回收】。效果如图：
此时，我们在【ctrl+c】组合键进入中断模式，继续执行【!FinalizeQueue】查看终结队列的情况。
1 0:002> !FinalizeQueue 2 SyncBlocks to be cleaned up: 0 3 Free-Threaded Interfaces to be released: 0 4 MTA Interfaces to be released: 0 5 STA Interfaces to be released: 0 6 ---------------------------------- 7 generation 0 has 13 finalizable objects (0000013587E3E0E0->0000013587E3E148)（执行第一次垃圾回收，第 0 代有 13 个要终结的对象） 8 generation 1 has 0 finalizable objects (0000013587E3E0E0->0000013587E3E0E0) 9 generation 2 has 0 finalizable objects (0000013587E3E0E0->0000013587E3E0E0) 10 Ready for finalization 0 objects (0000013587E3E148->0000013587E3E148) 11 Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization): 12 MT Count TotalSize Class Name 13 00007ffeab9694a8 1 24 ExampleCore_5_4_1.NativeEvent 14 00007ffeab9656f8 2 48 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventSource, System.Private.CoreLib]] 15 00007ffeab963d00 4 96 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventProvider, System.Private.CoreLib]] 16 00007ffeab9685d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 17 00007ffeab962b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 18 00007ffeab962208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 19 Total 13 objects
此时，已经经历了第一次的【垃圾回收】，在第 0 代有 13 个可以终结的对象。
我们【g】继续恢复调试器的执行，直到调试器输出“Press any key to Exit!”字样。效果如图：
此时，已经已经完成第二次的【垃圾回收】了，按【ctrl+c】组合键进入中断模式，我们继续执行【!FinalizeQueue】命令。
1 0:002> !FinalizeQueue 2 SyncBlocks to be cleaned up: 0 3 Free-Threaded Interfaces to be released: 0 4 MTA Interfaces to be released: 0 5 STA Interfaces to be released: 0 6 ---------------------------------- 7 generation 0 has 0 finalizable objects (0000023E93A0D178->0000023E93A0D178)（第 0 代没有了） 8 generation 1 has 13 finalizable objects (0000023E93A0D110->0000023E93A0D178)（第 1 代有了 13 个可以终结的对象，对象生命周期提升了） 9 generation 2 has 0 finalizable objects (0000023E93A0D110->0000023E93A0D110) 10 Ready for finalization 0 objects (0000023E93A0D178->0000023E93A0D178) 11 Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization): 12 MT Count TotalSize Class Name 13 00007ffeab0d94a8 1 24 ExampleCore_5_4.NativeEvent 14 00007ffeab0d56f8 2 48 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventSource, System.Private.CoreLib]] 15 00007ffeab0d3d00 4 96 System.WeakReference`1[[System.Diagnostics.Tracing.EventProvider, System.Private.CoreLib]] 16 00007ffeab0d85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 17 00007ffeab0d2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 18 00007ffeab0d2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 19 Total 13 objects
我们看到了结果，对象的生命周期提升了，从第 0 代提升到第 1 代了，也就说明了，局部终结器方法的对象一次是没办法得到回收的，生命周期变长了。
我们可以看看所有线程的调用栈，执行命令【~*kn】。
1 0:009> ~*kn 2 3 0 Id: 2200.2154 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56e3000 Unfrozen 4 # Child-SP RetAddr Call Site 5 00 00000064`c597e068 00007fff`dbae7861 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14 6 01 00000064`c597e070 00007fff`dbb925c0 KERNELBASE!ConsoleCallServerGeneric+0xe9 7 02 00000064`c597e1d0 00007fff`dbbefa75 KERNELBASE!GetConsoleInput+0xab3cc 8 03 00000064`c597e260 00007ffe`a5dd1fb5 KERNELBASE!ReadConsoleInputW+0x15 9 04 00000064`c597e2a0 00007fff`a6a2aa0a 0x00007ffe`a5dd1fb5 10 05 00000064`c597e360 00007ffe`a5dd1ac7 System_Console!System.ConsoleKeyInfo System.ConsolePal::ReadKey(System.Boolean)$##60000DB+0xaa 11 06 00000064`c597e420 00007ffe`a5dd1988 0x00007ffe`a5dd1ac7 12 07 00000064`c597e490 00007fff`0591b8d3 0x00007ffe`a5dd1988 13 08 00000064`c597e4e0 00007fff`05850b19 coreclr!CallDescrWorkerInternal+0x83 14 09 (Inline Function) --------`-------- coreclr!CallDescrWorkerWithHandler+0x56 15 0a 00000064`c597e520 00007fff`0584d730 coreclr!MethodDescCallSite::CallTargetWorker+0x2a1 16 0b (Inline Function) --------`-------- coreclr!MethodDescCallSite::Call+0xb 17 0c 00000064`c597e660 00007fff`05872fc6 coreclr!RunMainInternal+0x11c 18 0d 00000064`c597e780 00007fff`058732fb coreclr!RunMain+0xd2 19 0e 00000064`c597e830 00007fff`057c9141 coreclr!Assembly::ExecuteMainMethod+0x1bf 20 0f 00000064`c597eb00 00007fff`058de8b8 coreclr!CorHost2::ExecuteAssembly+0x281 21 10 00000064`c597ec70 00007fff`549f2b76 coreclr!coreclr_execute_assembly+0xd8 22 11 (Inline Function) --------`-------- hostpolicy!coreclr_t::execute_assembly+0x2a 23 12 00000064`c597ed10 00007fff`549f2e5c hostpolicy!run_app_for_context+0x596 24 13 00000064`c597eea0 00007fff`549f379a hostpolicy!run_app+0x3c 25 14 00000064`c597eee0 00007fff`8d9db5c9 hostpolicy!corehost_main+0x15a 26 15 00000064`c597efe0 00007fff`8d9de066 hostfxr!execute_app+0x2e9 27 16 00000064`c597f0e0 00007fff`8d9e02ec hostfxr!`anonymous namespace'::read_config_and_execute+0xa6 28 17 00000064`c597f1d0 00007fff`8d9de644 hostfxr!fx_muxer_t::handle_exec_host_command+0x16c 29 18 00000064`c597f280 00007fff`8d9d85a0 hostfxr!fx_muxer_t::execute+0x494 30 19 00000064`c597f3c0 00007ff7`3043f998 hostfxr!hostfxr_main_startupinfo+0xa0 31 1a 00000064`c597f4c0 00007ff7`3043fda6 apphost!exe_start+0x878 32 1b 00000064`c597f690 00007ff7`304412e8 apphost!wmain+0x146 33 1c (Inline Function) --------`-------- apphost!invoke_main+0x22 34 1d 00000064`c597f700 00007fff`dd577344 apphost!__scrt_common_main_seh+0x10c 35 1e 00000064`c597f740 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 36 1f 00000064`c597f770 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 37 38 1 Id: 2200.33d4 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56e5000 Unfrozen 39 # Child-SP RetAddr Call Site 40 00 00000064`c5affac8 00007fff`de542e27 ntdll!NtWaitForWorkViaWorkerFactory+0x14 41 01 00000064`c5affad0 00007fff`dd577344 ntdll!TppWorkerThread+0x2f7 42 02 00000064`c5affdd0 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 43 03 00000064`c5affe00 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 44 45 2 Id: 2200.2750 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56e7000 Unfrozen 46 # Child-SP RetAddr Call Site 47 00 00000064`c5c7f978 00007fff`de542e27 ntdll!NtWaitForWorkViaWorkerFactory+0x14 48 01 00000064`c5c7f980 00007fff`dd577344 ntdll!TppWorkerThread+0x2f7 49 02 00000064`c5c7fc80 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 50 03 00000064`c5c7fcb0 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 51 52 3 Id: 2200.2418 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56e9000 Unfrozen 53 # Child-SP RetAddr Call Site 54 00 00000064`c5dff5f8 00007fff`de542e27 ntdll!NtWaitForWorkViaWorkerFactory+0x14 55 01 00000064`c5dff600 00007fff`dd577344 ntdll!TppWorkerThread+0x2f7 56 02 00000064`c5dff900 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 57 03 00000064`c5dff930 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 58 59 4 Id: 2200.748 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56eb000 Unfrozen ".NET EventPipe" 60 # Child-SP RetAddr Call Site 61 00 00000064`c5f7f0a8 00007fff`dbb21d20 ntdll!NtWaitForMultipleObjects+0x14 62 01 00000064`c5f7f0b0 00007fff`dbb21c1e KERNELBASE!WaitForMultipleObjectsEx+0xf0 63 02 00000064`c5f7f3a0 00007fff`058f073a KERNELBASE!WaitForMultipleObjects+0xe 64 03 00000064`c5f7f3e0 00007fff`058f06a2 coreclr!ds_ipc_poll+0x7e 65 04 00000064`c5f7f660 00007fff`058f0564 coreclr!ds_ipc_stream_factory_get_next_available_stream+0x12a 66 05 00000064`c5f7f730 00007fff`dd577344 coreclr!server_thread+0x54 67 06 00000064`c5f7f7a0 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 68 07 00000064`c5f7f7d0 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 69 70 5 Id: 2200.3938 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56ed000 Unfrozen ".NET Debugger" 71 # Child-SP RetAddr Call Site 72 00 00000064`c60ff958 00007fff`dbb21d20 ntdll!NtWaitForMultipleObjects+0x14 73 01 00000064`c60ff960 00007fff`058e9c90 KERNELBASE!WaitForMultipleObjectsEx+0xf0 74 02 00000064`c60ffc50 00007fff`058e9179 coreclr!DebuggerRCThread::MainLoop+0xe8 75 03 00000064`c60ffd10 00007fff`058e8fab coreclr!DebuggerRCThread::ThreadProc+0x139 76 04 00000064`c60ffd70 00007fff`dd577344 coreclr!DebuggerRCThread::ThreadProcStatic+0x5b 77 05 00000064`c60ffda0 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 78 06 00000064`c60ffdd0 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 79 80 6 Id: 2200.3a14 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56ef000 Unfrozen ".NET Finalizer"（终结线程） 81 # Child-SP RetAddr Call Site 82 00 00000064`c627f688 00007fff`dbb21d20 ntdll!NtWaitForMultipleObjects+0x14 83 01 00000064`c627f690 00007fff`05828f21 KERNELBASE!WaitForMultipleObjectsEx+0xf0 84 02 00000064`c627f980 00007fff`05828d73 coreclr!FinalizerThread::WaitForFinalizerEvent+0x6d 85 03 00000064`c627f9c0 00007fff`05874abd coreclr!FinalizerThread::FinalizerThreadWorker+0x53 86 04 (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase_DispatchInner+0xd 87 05 00000064`c627fc10 00007fff`058749d3 coreclr!ManagedThreadBase_DispatchMiddle+0x85 88 06 00000064`c627fcf0 00007fff`058daea1 coreclr!ManagedThreadBase_DispatchOuter+0xab 89 07 (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase_NoADTransition+0x28 90 08 (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase::FinalizerBase+0x28 91 09 00000064`c627fd90 00007fff`dd577344 coreclr!FinalizerThread::FinalizerThreadStart+0x91 92 0a 00000064`c627fea0 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 93 0b 00000064`c627fed0 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 94 95 7 Id: 2200.24fc Suspend: 1 Teb: 00000064`c56fd000 Unfrozen ".NET Tiered Compilation Worker" 96 # Child-SP RetAddr Call Site 97 00 00000064`c63ff7b8 00007fff`dbaf30ce ntdll!NtWaitForSingleObject+0x14 98 01 00000064`c63ff7c0 00007fff`05877d18 KERNELBASE!WaitForSingleObjectEx+0x8e 99 02 (Inline Function) --------`-------- coreclr!CLREventWaitHelper2+0x6 100 03 00000064`c63ff860 00007fff`058f5f99 coreclr!CLREventWaitHelper+0x20 101 04 (Inline Function) --------`-------- coreclr!CLREventBase::WaitEx+0x12 102 05 (Inline Function) --------`-------- coreclr!CLREventBase::Wait+0x12 103 06 00000064`c63ff8c0 00007fff`058f5e3c coreclr!TieredCompilationManager::BackgroundWorkerStart+0x119 104 07 00000064`c63ff910 00007fff`05874abd coreclr!TieredCompilationManager::BackgroundWorkerBootstrapper1+0x5c 105 08 (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase_DispatchInner+0xd 106 09 00000064`c63ff950 00007fff`058749d3 coreclr!ManagedThreadBase_DispatchMiddle+0x85 107 0a 00000064`c63ffa30 00007fff`05904c8a coreclr!ManagedThreadBase_DispatchOuter+0xab 108 0b (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase_FullTransition+0x24 109 0c (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase::KickOff+0x24 110 0d 00000064`c63ffad0 00007fff`dd577344 coreclr!TieredCompilationManager::BackgroundWorkerBootstrapper0+0x3a 111 0e 00000064`c63ffb20 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 112 0f 00000064`c63ffb50 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 113 114 8 Id: 2200.20f4 Suspend: 1 Teb: 00000064`c56ff000 Unfrozen 115 # Child-SP RetAddr Call Site 116 00 00000064`c657efc0 00007fff`de51b44d ntdll!RtlpAllocateHeap+0x3a 117 01 00000064`c657f210 00007fff`de5e88d8 ntdll!RtlpAllocateHeapInternal+0xa2d 118 02 00000064`c657f320 00007fff`de51d255 ntdll!RtlDebugAllocateHeap+0xe8 119 03 00000064`c657f380 00007fff`de51b44d ntdll!RtlpAllocateHeap+0xf5 120 04 00000064`c657f5d0 00007fff`de538373 ntdll!RtlpAllocateHeapInternal+0xa2d 121 05 00000064`c657f6e0 00007fff`de5381c1 ntdll!LdrpGetNewTlsVector+0x37 122 06 00000064`c657f710 00007fff`de5077a7 ntdll!LdrpAllocateTls+0x61 123 07 00000064`c657f7e0 00007fff`de565064 ntdll!LdrpInitializeThread+0x6f 124 08 00000064`c657f8c0 00007fff`de564c43 ntdll!LdrpInitialize+0x408 125 09 00000064`c657f960 00007fff`de564bee ntdll!LdrpInitialize+0x3b 126 0a 00000064`c657f990 00000000`00000000 ntdll!LdrInitializeThunk+0xe 127 128 # 9 Id: 2200.3474 Suspend: 1 Teb: 00000064`c5701000 Unfrozen 129 # Child-SP RetAddr Call Site 130 00 00000064`c66ffca8 00007fff`de5bca0e ntdll!DbgBreakPoint 131 01 00000064`c66ffcb0 00007fff`dd577344 ntdll!DbgUiRemoteBreakin+0x4e 132 02 00000064`c66ffce0 00007fff`de5426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 133 03 00000064`c66ffd10 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21
红色标注的就是终结器线程，负责执行带有 Finalize 方法。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Launch executable】加载我们的项目文件：ExampleCore_5_4.exe。进入调试器后，我们使用【g】命令，继续运行调试器，直到我们的控制台应用程序输出“Press any key to GC1!”字样，如图：
此时，我们点击调试器的【break】按钮，中断调试器的执行。
首先我们使用【!FinalizeQueue】命令查看一下进程中可终结对象的状态。
1 0:001> !FinalizeQueue 2 SyncBlocks to be cleaned up: 0 3 Free-Threaded Interfaces to be released: 0 4 MTA Interfaces to be released: 0 5 STA Interfaces to be released: 0 6 ---------------------------------- 7 8 Heap 0 9 generation 0 has 0 objects (23681038090->23681038090) 10 generation 1 has 0 objects (23681038090->23681038090) 11 generation 2 has 0 objects (23681038090->23681038090) 12 Ready for finalization 0 objects (236810380f8->236810380f8) 13 ------------------------------ 14 Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization): 15 Address MT Size 16 023685408fd0 7ffa497b2208 400 17 023685409200 7ffa497b2b28 64 18 023685409298 7ffa497b3d00 24 19 0236854092b0 7ffa497b2b28 64 20 023685409330 7ffa497b3d00 24 21 023685409390 7ffa497b85d0 184 22 0236854094c8 7ffa497b2b28 64 23 023685409560 7ffa497b3d00 24 24 023685409578 7ffa497b2b28 64 25 0236854095f8 7ffa497b3d00 24 26 023685409610 7ffa497b56f8 24 27 023685409628 7ffa497b56f8 24 28 023685409658 7ffa497b94b8 24 29 30 Statistics: 31 MT Count TotalSize Class Name 32 7ffa497b94b8 1 24 ExampleCore_5_4.NativeEvent 33 7ffa497b56f8 2 48 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource> 34 7ffa497b3d00 4 96 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventProvider> 35 7ffa497b85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 36 7ffa497b2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 37 7ffa497b2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 38 Total 13 objects, 1,008 bytes
在输出的结果中，首先：给出了每一代的终结队列，并给出了每个终结队列本身的地址范围，比如：第 0 代终结队列的起始地址是 23681038090，结束地址是 23681038090。由于没有任何元素，开始和结束地址是一样的。我们可以使用【dp 23681038090】查看它的内容，其实就是【Statistics】统计的内容，有多少个对象实例，就存储了多少项。
1 0:001> dp 23681038090 2 00000236`81038090 00000236`85408fd0 00000236`85409200 3 00000236`810380a0 00000236`85409298 00000236`854092b0 4 00000236`810380b0 00000236`85409330 00000236`85409390 5 00000236`810380c0 00000236`854094c8 00000236`85409560 6 00000236`810380d0 00000236`85409578 00000236`854095f8 7 00000236`810380e0 00000236`85409610 00000236`85409628 8 00000236`810380f0 00000236`85409658 baadf00d`baadf00d 9 00000236`81038100 baadf00d`baadf00d baadf00d`baadf00d
我们在【Statistics】项的【Count】列的值总和是 13，我红色标注的也是 13 项目，最后3项不算。针对每个地址，我们可以使用【!do】命令或者【!DumpObj】命令来验证。我只输出标红的最后一个（栈的是从高地址到地地址分配，定义越早，地址越大），它是栈顶的地址，这项就是我们定义的 ExampleCore_5_4.NativeEvent。
1 0:001> !do 00000236`85409658 2 Name: ExampleCore_5_4.NativeEvent 3 MethodTable: 00007ffa497b94b8 4 EEClass: 00007ffa497c1ff0 5 Tracked Type: false 6 Size: 24(0x18) bytes 7 File: E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_4\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_4.dll 8 Fields: 9 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 10 00007ffa496e70a0 4000001 8 System.IntPtr 1 instance 000000000000028C _nativeHandle
从【!FinalizeQueue】命令输出，我们可以看到第 0 代、第 1 代和第 2 代没有任何可终结的对象。
【!FinalizeQueue】命令输出中另一个有用的信息就是 F-Reachable 队列。如下所示：
1 Ready for finalization 0 objects (236810380f8->236810380f8)
这个信息表示此时没有任何对象需要执行终结操作。这是正确的，因为垃圾收集器还没有启动。
【!FinalizeQueue】命令输出中最后一部分是一些统计信息，其中包括在终结队列中或者 F-Reachable 队列中所有的对象。
如果我们想知道进程中包含的所有线程的栈回溯，包括终结线程，我们可以使用【~*kn】命令。
1 0:001> ~*kn 2 3 0 Id: 39bc.2f20 Suspend: 1 Teb: 0000007d`196e4000 Unfrozen 4 # Child-SP RetAddr Call Site 5 00 0000007d`1997e528 00007ffb`76617861 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14 6 01 0000007d`1997e530 00007ffb`766c25c0 KERNELBASE!ConsoleCallServerGeneric+0xe9 7 02 0000007d`1997e690 00007ffb`7671fa75 KERNELBASE!GetConsoleInput+0xab3cc 8 03 0000007d`1997e720 00007ffa`a7c77893 KERNELBASE!ReadConsoleInputW+0x15 9 04 0000007d`1997e760 00007ffa`a7c7aa0a System_Console!Interop.Kernel32.ReadConsoleInput+0x83 [/_/src/libraries/System.Console/src/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/LibraryImports.g.cs @ 470] 10 05 0000007d`1997e850 00007ffa`49701a7d System_Console!System.ConsolePal.ReadKey+0xaa [/_/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Windows.cs @ 334] 11 06 0000007d`1997e910 00007ffa`49701988 ExampleCore_5_4_1!ExampleCore_5_4_1.Program.Run+0x7d [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_4_1\Program.cs @ 57] 12 07 0000007d`1997e980 00007ffa`a928b8d3 ExampleCore_5_4_1!ExampleCore_5_4_1.Program.Main+0x58 [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_4_1\Program.cs @ 45] 13 08 0000007d`1997e9c0 00007ffa`a91c0b19 coreclr!CallDescrWorkerInternal+0x83 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\amd64\CallDescrWorkerAMD64.asm @ 100] 14 09 (Inline Function) --------`-------- coreclr!CallDescrWorkerWithHandler+0x56 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\callhelpers.cpp @ 67] 15 0a 0000007d`1997ea00 00007ffa`a91bd730 coreclr!MethodDescCallSite::CallTargetWorker+0x2a1 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\callhelpers.cpp @ 570] 16 0b (Inline Function) --------`-------- coreclr!MethodDescCallSite::Call+0xb [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\callhelpers.h @ 458] 17 0c 0000007d`1997eb40 00007ffa`a91e2fc6 coreclr!RunMainInternal+0x11c [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\assembly.cpp @ 1304] 18 0d 0000007d`1997ec60 00007ffa`a91e32fb coreclr!RunMain+0xd2 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\assembly.cpp @ 1375] 19 0e 0000007d`1997ed10 00007ffa`a9139141 coreclr!Assembly::ExecuteMainMethod+0x1bf [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\assembly.cpp @ 1504] 20 0f 0000007d`1997efe0 00007ffa`a924e8b8 coreclr!CorHost2::ExecuteAssembly+0x281 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\corhost.cpp @ 349] 21 10 0000007d`1997f150 00007ffa`a9642b76 coreclr!coreclr_execute_assembly+0xd8 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\dlls\mscoree\exports.cpp @ 504] 22 11 (Inline Function) --------`-------- hostpolicy!coreclr_t::execute_assembly+0x2a [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\hostpolicy\coreclr.cpp @ 109] 23 12 0000007d`1997f1f0 00007ffa`a9642e5c hostpolicy!run_app_for_context+0x596 [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\hostpolicy\hostpolicy.cpp @ 256] 24 13 0000007d`1997f380 00007ffa`a964379a hostpolicy!run_app+0x3c [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\hostpolicy\hostpolicy.cpp @ 285] 25 14 0000007d`1997f3c0 00007ffa`a969b5c9 hostpolicy!corehost_main+0x15a [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\hostpolicy\hostpolicy.cpp @ 426] 26 15 0000007d`1997f4c0 00007ffa`a969e066 hostfxr!execute_app+0x2e9 [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\fxr\fx_muxer.cpp @ 145] 27 16 0000007d`1997f5c0 00007ffa`a96a02ec hostfxr!`anonymous namespace'::read_config_and_execute+0xa6 [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\fxr\fx_muxer.cpp @ 532] 28 17 0000007d`1997f6b0 00007ffa`a969e644 hostfxr!fx_muxer_t::handle_exec_host_command+0x16c [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\fxr\fx_muxer.cpp @ 1007] 29 18 0000007d`1997f760 00007ffa`a96985a0 hostfxr!fx_muxer_t::execute+0x494 [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\fxr\fx_muxer.cpp @ 578] 30 19 0000007d`1997f8a0 00007ff6`50a1f998 hostfxr!hostfxr_main_startupinfo+0xa0 [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\fxr\hostfxr.cpp @ 62] 31 1a 0000007d`1997f9a0 00007ff6`50a1fda6 apphost!exe_start+0x878 [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\corehost.cpp @ 240] 32 1b 0000007d`1997fb70 00007ff6`50a212e8 apphost!wmain+0x146 [D:\a\_work\1\s\src\native\corehost\corehost.cpp @ 311] 33 1c (Inline Function) --------`-------- apphost!invoke_main+0x22 [D:\a\_work\1\s\src\vctools\crt\vcstartup\src\startup\exe_common.inl @ 90] 34 1d 0000007d`1997fbe0 00007ffb`781a7344 apphost!__scrt_common_main_seh+0x10c [D:\a\_work\1\s\src\vctools\crt\vcstartup\src\startup\exe_common.inl @ 288] 35 1e 0000007d`1997fc20 00007ffb`78d426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 36 1f 0000007d`1997fc50 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 37 38 # 1 Id: 39bc.3210 Suspend: 1 Teb: 0000007d`196f8000 Unfrozen 39 # Child-SP RetAddr Call Site 40 00 0000007d`19affc28 00007ffb`78dbca0e ntdll!DbgBreakPoint 41 01 0000007d`19affc30 00007ffb`781a7344 ntdll!DbgUiRemoteBreakin+0x4e 42 02 0000007d`19affc60 00007ffb`78d426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 43 03 0000007d`19affc90 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 44 45 4 Id: 39bc.1e08 Suspend: 1 Teb: 0000007d`196ec000 Unfrozen ".NET EventPipe" 46 # Child-SP RetAddr Call Site 47 00 0000007d`19f7f658 00007ffb`76651d20 ntdll!NtWaitForMultipleObjects+0x14 48 01 0000007d`19f7f660 00007ffb`76651c1e KERNELBASE!WaitForMultipleObjectsEx+0xf0 49 02 0000007d`19f7f950 00007ffa`a926073a KERNELBASE!WaitForMultipleObjects+0xe 50 03 0000007d`19f7f990 00007ffa`a92606a2 coreclr!ds_ipc_poll+0x7e [D:\a\_work\1\s\src\native\eventpipe\ds-ipc-pal-namedpipe.c @ 240] 51 04 0000007d`19f7fc10 00007ffa`a9260564 coreclr!ds_ipc_stream_factory_get_next_available_stream+0x12a [D:\a\_work\1\s\src\native\eventpipe\ds-ipc.c @ 402] 52 05 0000007d`19f7fce0 00007ffb`781a7344 coreclr!server_thread+0x54 [D:\a\_work\1\s\src\native\eventpipe\ds-server.c @ 129] 53 06 0000007d`19f7fd50 00007ffb`78d426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 54 07 0000007d`19f7fd80 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 55 56 5 Id: 39bc.9c8 Suspend: 1 Teb: 0000007d`196ee000 Unfrozen ".NET Debugger" 57 # Child-SP RetAddr Call Site 58 00 0000007d`1a0ff7e8 00007ffb`76651d20 ntdll!NtWaitForMultipleObjects+0x14 59 01 0000007d`1a0ff7f0 00007ffa`a9259c90 KERNELBASE!WaitForMultipleObjectsEx+0xf0 60 02 0000007d`1a0ffae0 00007ffa`a9259179 coreclr!DebuggerRCThread::MainLoop+0xe8 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\debug\ee\rcthread.cpp @ 927] 61 03 0000007d`1a0ffba0 00007ffa`a9258fab coreclr!DebuggerRCThread::ThreadProc+0x139 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\debug\ee\rcthread.cpp @ 730] 62 04 0000007d`1a0ffc00 00007ffb`781a7344 coreclr!DebuggerRCThread::ThreadProcStatic+0x5b [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\debug\ee\rcthread.cpp @ 1321] 63 05 0000007d`1a0ffc30 00007ffb`78d426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 64 06 0000007d`1a0ffc60 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21 65 66 6 Id: 39bc.14d4 Suspend: 1 Teb: 0000007d`196f0000 Unfrozen ".NET Finalizer"（终结线程） 67 # Child-SP RetAddr Call Site 68 00 0000007d`1a27f3e8 00007ffb`76651d20 ntdll!NtWaitForMultipleObjects+0x14 69 01 0000007d`1a27f3f0 00007ffa`a9198f21 KERNELBASE!WaitForMultipleObjectsEx+0xf0 70 02 0000007d`1a27f6e0 00007ffa`a9198d73 coreclr!FinalizerThread::WaitForFinalizerEvent+0x6d [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\finalizerthread.cpp @ 173] 71 03 0000007d`1a27f720 00007ffa`a91e4abd coreclr!FinalizerThread::FinalizerThreadWorker+0x53 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\finalizerthread.cpp @ 262] 72 04 (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase_DispatchInner+0xd [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\threads.cpp @ 7222] 73 05 0000007d`1a27f970 00007ffa`a91e49d3 coreclr!ManagedThreadBase_DispatchMiddle+0x85 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\threads.cpp @ 7266] 74 06 0000007d`1a27fa50 00007ffa`a924aea1 coreclr!ManagedThreadBase_DispatchOuter+0xab [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\threads.cpp @ 7425] 75 07 (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase_NoADTransition+0x28 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\threads.cpp @ 7494] 76 08 (Inline Function) --------`-------- coreclr!ManagedThreadBase::FinalizerBase+0x28 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\threads.cpp @ 7513] 77 09 0000007d`1a27faf0 00007ffb`781a7344 coreclr!FinalizerThread::FinalizerThreadStart+0x91 [D:\a\_work\1\s\src\coreclr\vm\finalizerthread.cpp @ 403] 78 0a 0000007d`1a27fc00 00007ffb`78d426b1 KERNEL32!BaseThreadInitThunk+0x14 79 0b 0000007d`1a27fc30 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21
红色标注的就是终结线程调用栈，这个线程正在等待终结器事件（coreclr!FinalizerThread::WaitForFinalizerEvent）。coreclr!FinalizerThread::FinalizerThreadWorker这个方法的返回地址是 00007ffa`a91e4abd ，我们在这个方法上设置一个断点，当终结线程执行工作时就会触发这个断点。我们使用【bp 00007ffa`a9198d73】命令，设置断点。
1 0:001> bp 00007ffa`a91e4abd
使用【g】命令恢复程序的执行，在控制台程序中按任意键触发第一次垃圾回收。直到输出“Press any key to GC2!”字样。
1 0:007> g 2 Breakpoint 0 hit 3 coreclr!ManagedThreadBase_DispatchMiddle+0x85: 4 00007ffa`b30e4abd 90 nop
触发了断点。我们再次执行【!FinalizeQueue】命令。
1 0:007> !FinalizeQueue 2 SyncBlocks to be cleaned up: 0 3 Free-Threaded Interfaces to be released: 0 4 MTA Interfaces to be released: 0 5 STA Interfaces to be released: 0 6 ---------------------------------- 7 8 Heap 0 9 generation 0 has 13 objects (26ba90a8080->26ba90a80e8)（第 0 代有 13 个可终结的对象） 10 generation 1 has 0 objects (26ba90a8080->26ba90a8080) 11 generation 2 has 0 objects (26ba90a8080->26ba90a8080) 12 Ready for finalization 0 objects (26ba90a80e8->26ba90a80e8) 13 ------------------------------ 14 Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization): 15 Address MT Size 16 026bad408fd0 7ffa536e2208 400 17 026bad409200 7ffa536e2b28 64 18 026bad409298 7ffa536e3d00 24 19 026bad4092b0 7ffa536e2b28 64 20 026bad409330 7ffa536e3d00 24 21 026bad409390 7ffa536e85d0 184 22 026bad4094c8 7ffa536e2b28 64 23 026bad409560 7ffa536e3d00 24 24 026bad409578 7ffa536e2b28 64 25 026bad4095f8 7ffa536e3d00 24 26 026bad409610 7ffa536e56f8 24 27 026bad409628 7ffa536e56f8 24 28 026bad409658 7ffa536e94b8 24 29 30 Statistics: 31 MT Count TotalSize Class Name 32 7ffa536e94b8 1 24 ExampleCore_5_4.NativeEvent 33 7ffa536e56f8 2 48 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource> 34 7ffa536e3d00 4 96 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventProvider> 35 7ffa536e85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 36 7ffa536e2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 37 7ffa536e2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 38 Total 13 objects, 1,008 bytes
第 0 代有 13 个可终结的对象，第 1 代和第 2 代没有任何可终结的对象。
当我们继续【g】恢复程序的执行，在控制台程序中按任意键触发第二次垃圾回收。一直到控制台输出“Press any key to Exit!”字样。
回到调试器，点击【break】按钮继续进入到中断模式，继续执行【!FinalizeQueue】命令。
1 0:001> !FinalizeQueue 2 SyncBlocks to be cleaned up: 0 3 Free-Threaded Interfaces to be released: 0 4 MTA Interfaces to be released: 0 5 STA Interfaces to be released: 0 6 ---------------------------------- 7 8 Heap 0 9 generation 0 has 0 objects (1ea05688118->1ea05688118)（第 0 代没有了） 10 generation 1 has 13 objects (1ea056880b0->1ea05688118)（升级到第 1 代了，对象的生命周期变长了） 11 generation 2 has 0 objects (1ea056880b0->1ea056880b0) 12 Ready for finalization 0 objects (1ea05688118->1ea05688118) 13 ------------------------------ 14 Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization): 15 Address MT Size 16 01ea09c08fd0 7ffa53742208 400 17 01ea09c09200 7ffa53742b28 64 18 01ea09c09298 7ffa53743d00 24 19 01ea09c092b0 7ffa53742b28 64 20 01ea09c09330 7ffa53743d00 24 21 01ea09c09390 7ffa537485d0 184 22 01ea09c094c8 7ffa53742b28 64 23 01ea09c09560 7ffa53743d00 24 24 01ea09c09578 7ffa53742b28 64 25 01ea09c095f8 7ffa53743d00 24 26 01ea09c09610 7ffa537456f8 24 27 01ea09c09628 7ffa537456f8 24 28 01ea09c09658 7ffa537494a8 24 29 30 Statistics: 31 MT Count TotalSize Class Name 32 7ffa537494a8 1 24 ExampleCore_5_4.NativeEvent 33 7ffa537456f8 2 48 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource> 34 7ffa53743d00 4 96 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventProvider> 35 7ffa537485d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 36 7ffa53742b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 37 7ffa53742208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 38 Total 13 objects, 1,008 bytes
我们看到经过第 2 次垃圾回收，那些对象升级到第 1 代了。此时，我们可以使用【!dumpheap -type NativeEvent】找到 NativeEvent 类型的内存地址，然后再使用【!gcroot】命令，还可以找到 NativeEvent类型是有根引用的。
1 0:007> !DumpHeap -type NativeEvent 2 Address MT Size 3 0179a9409658 7ffa51a294a8 24 4 5 Statistics: 6 MT Count TotalSize Class Name 7 7ffa51a294a8 1 24 ExampleCore_5_4.NativeEvent 8 Total 1 objects, 24 bytes
0179a9409658 这个地址就是 ExampleCore_5_4.NativeEvent 类型，我看看还有没有根引用。
1 0:007> !gcroot 0179a9409658 2 Caching GC roots, this may take a while. 3 Subsequent runs of this command will be faster. 4 5 Thread 3204: 6 1ff797ebd0 7ffa51971ab7 ExampleCore_5_4.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_4\Program.cs @ 54] 7 rbp-10: 0000001ff797ec20 8 -> 0179a9409658 ExampleCore_5_4.NativeEvent 9 10 rbp-8: 0000001ff797ec28 11 -> 0179a9409658 ExampleCore_5_4.NativeEvent 12 13 Found 2 unique roots.
说明不能回收。
我们继续【g】运行调试器。在控制台程序按任意键。我们再次运行【 !gcroot 0179a9409658 】。
1 0:006> !gcroot 0179a9409658 2 Caching GC roots, this may take a while. 3 Subsequent runs of this command will be faster. 4 5 Found 0 unique roots
没有任何引用了，可以执行垃圾回收操作了，终结线程就会在合适时机执行。
3.2.4、回收 GC 内存
如果在第 0 代和第 1 代上执行的垃圾回收操作会引起托管堆上出现内存空间缝隙，那么 GC 将执行对所有的活跃对象的紧缩操作，这就可以使对象地址相邻，并把托管堆上所有的空闲空间合并成一个更大的内存空间，这个新的内存空间会紧跟在最后一个活跃对象之后。
以下是一个示意图：
在上图中，在托管堆上的初始状态中包含了 5 个存在根引用的对象（依次A 到 E）。在执行过程的某个时刻，对象 B 和对象 D 没有任何根引用了，将在下一次执行垃圾回收的时候被清理掉。当垃圾操作执行时，会回收对象 B 和对象 D 的空间，这将导致托管堆上出现空间碎片。为了消除空间碎片，GC 会把剩下的所有活跃的对象（对象A、C 和 E）进行紧缩，并将多个空闲的内存块（保存对象B和 D 的内存）合并成一个大的空闲块。最后，根据对象的紧缩和合并的结果来更新当前内存分配指针。
注意：
由于达到了所有 3 个代的阈值而使的所有代中的对象都被收集就是【完全垃圾收集】，尽在第 0 代或者第 0 代和第 1 代进行垃圾收集就是【部分垃圾收集】。由于执行紧缩操作的开销和对象的大小成正比（对象越大，紧缩操作的开销越高），所以在托管堆上，有大对象堆和小对象堆之分。
3.2.5、大对象堆
A、基础知识
大对象堆（LOH）包含的对象通常大于或者等于 85 000 个字节。将这种大小的对象单独放入一个堆是有原因的：在垃圾收集的紧缩阶段，在对某个对象执行紧缩操作时的开销是与对象的大小成正比的。因此，没有将大对象放在标准的堆上，而是创建了 LOH。LOH 最好被视为第 2 代内存空间的扩展，并对 LOH 中的对象的收集操作只有在收集完第 2 代中的对象之后才会进行，这也就意味着对 LOH 中对象的收集操作只会在【完全垃圾收集】中进行。
因为大对象进行压缩操作的开销十分大，所以 GC 会避免在 LOH 上进行紧缩操作，取而代之的就是执行【标记清除】。在这个操作中会维持一个空闲链表，用于跟踪 LOH 内存段中可用内存。如图：
虽然 LOH 没有执行任何紧缩操作，但是它会合并相邻的空闲内存块，并把它添加到空闲链表中。
总结：LOH堆也就是大对象堆，既没有代的机制，也没有压缩的机制，只有“标记清除”，即：GC 触发时，只会将一个对象标记成 Free 对象。这种 Free 可供后续分配的对象，可以说，以后有新对象产生，会首先存放在 Free 块中。
当我们通过调试器扩展命令查看 LOH 的时候，发现这个对象会有很多大小小于 85000 的对象，这些对象是有 CLR 堆管理器放在 LOH 上的，有着特殊的作用。通常来说，你可以看到一些由 GC 专门使用的并且小于 85000 字节的对象。
B、眼见为实
调试源码：ExampleCore_5_5
调试任务：查看大对象如何在大对象堆上分配和回收
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.6】命令行工具，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_5\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_5.exe】打开调试器。
进入调试器后，我们直接使用【g】命令运行调试器，直到调试器输出“1、对象已经分配，请查看托管堆！”，并且调试进入中断模式，效果如图：
此时，说明内存已经分配了，我们首先使用【!eeheap -gc】命令查看 GC 的详情，主要关注 LOH（大对象堆）。
1 0:000> !eeheap -gc 2 Number of GC Heaps: 1 3 generation 0 starts at 0x00000142C0C00028 4 generation 1 starts at 0x00000142C0800028 5 generation 2 starts at 0x0000018352CE0008 6 ephemeral segment allocation context: none 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 00000182D21DF320 00000142C0C00028 00000142C0C00028 00000142C0C11000 0x0(0) 0x10fd8(69592) 10 generation 1: 11 00000182D21DF270 00000142C0800028 00000142C0800028 00000142C0801000 0x0(0) 0xfd8(4056) 12 generation 2: 13 00000142BE0CC1D0 0000018352CE0008 0000018352CE0A48 0000018352CF0000 0xa40(2624) 0xfff8(65528) 14 00000182D21DF1C0 00000142C0400028 00000142C0400028 00000142C0401000 0x0(0) 0xfd8(4056) 15 Large object heap starts at 0x0000000000000000 16 segment begin allocated committed allocated size committed size 17 00000182D21DF3D0 00000142C1000028 00000142C10D0CA8 00000142C10D1000 0xd0c80(855168) 0xd0fd8(856024) 18 Pinned object heap starts at 0x0000000000000000 19 00000182D21DEC40 00000142BE400028 00000142BE404018 00000142BE411000 0x3ff0(16368) 0x10fd8(69592) 20 Total Allocated Size: Size: 0xd56b0 (874160) bytes. 21 Total Committed Size: Size: 0xf3f58 (999256) bytes. 22 ------------------------------ 23 GC Allocated Heap Size: Size: 0xd56b0 (874160) bytes. 24 GC Committed Heap Size: Size: 0xf3f58 (999256) bytes.
红色标注的就是 LOH，从此我们就能得到 LOH 的开始地址和结束地址，分别是：00000142C1000028-00000142C10D0CA8，有了这个地址范围，我们就可以查看 LOH 有什么对象，使用命令【!DumpHeap 00000142C1000028 00000142C10D0CA8】查看这个地址范围内的所有对象。
1 0:000> !DumpHeap 00000142C1000028 00000142C10D0CA8 2 Address MT Size 3 00000142c1000028 00000142bc5e00f0 32 Free 4 00000142c1000048 00007ffcea4c9430 185024（这就是 byte1 变量） 5 00000142c102d308 00000142bc5e00f0 32 Free 6 00000142c102d328 00007ffcea4c9430 285024（这就是 byte2 变量） 7 00000142c1072c88 00000142bc5e00f0 32 Free 8 00000142c1072ca8 00007ffcea4c9430 385024（这就是 byte3 变量） 9 10 Statistics: 11 MT Count TotalSize Class Name 12 00000142bc5e00f0 3 96 Free 13 00007ffcea4c9430 3 855072 System.Byte[] 14 Total 6 objects
红色标注的就是我们在 Test() 方法内部初始化的 3 个变量，它们的大小都是大于 85000 字节的，所以都会分配在 LOH 上。
我们【g】继续运行调试器，直到调试器输出“2、GC 已经触发，请查看托管堆中的 byte2”，执行垃圾回收，byte2 变量没有根引用，所以会被回收，其它两个变量保存。
1 0:000> g 2 2、GC 已经触发，请查看托管堆中的 byte2 3 (292c.23a4): Break instruction exception - code 80000003 (first chance) 4 KERNELBASE!wil::details::DebugBreak+0x2: 5 00007ffd`ccacb502 cc int 3
此时，我们再次运行【!DumpHeap 00000142C1000028 00000142C10D0CA8】命令查看 LOH 的情况。
1 0:000> !DumpHeap 00000142C1000028 00000142C10D0CA8 2 Address MT Size 3 00000142c1000028 00000142bc5e00f0 32 Free 4 00000142c1000048 00007ffcea4c9430 185024（变量 byte1 还在） 5 00000142c102d308 00000142bc5e00f0 285088 Free（变量 byte2 已经被回收了） 6 00000142c1072ca8 00007ffcea4c9430 385024（变量 byte3 还在） 7 8 Statistics: 9 MT Count TotalSize Class Name 10 00000142bc5e00f0 2 285120 Free 11 00007ffcea4c9430 2 570048 System.Byte[] 12 Total 4 objects
上面写的很清楚了，byte2 变量已经被回收了，它剩下的空间标记为“Free”，如果此时，我们声明一个对象的大小小于 285088 这数值，这块空间就会直接被使用。
【g】命令继续运行调试器，直到调试器输出“3、已分配 byte4，查看是否 Free 块中”字样，我们可以再次查看 LOH 的情况。
1 0:000> g 2 3、已分配 byte4，查看是否 Free 块中 3 (292c.23a4): Break instruction exception - code 80000003 (first chance) 4 KERNELBASE!wil::details::DebugBreak+0x2: 5 00007ffd`ccacb502 cc int 3
再次执行【!DumpHeap 00000142C1000028 00000142C10D0CA8】命令，看看 LOH 的情况。
1 0:000> !DumpHeap 00000142C1000028 00000142C10D0CA8 2 Address MT Size 3 00000142c1000028 00000142bc5e00f0 32 Free 4 00000142c1000048 00007ffcea4c9430 185024（变量 byte1 还在） 5 00000142c102d308 00000142bc5e00f0 32 Free 6 00000142c102d328 00007ffcea4c9430 280024（我们重新声明的变量 byte4，大小是280000） 7 00000142c1071900 00000142bc5e00f0 5032 Free 8 00000142c1072ca8 00007ffcea4c9430 385024（变量 byte3 还在） 9 10 Statistics: 11 MT Count TotalSize Class Name 12 00000142bc5e00f0 3 5096 Free 13 00007ffcea4c9430 3 850072 System.Byte[] 14 Total 6 objects
上面的内容很好的证明了我们的说法，红色标注的已经说明了问题，分配的 byte4 对象大小正好在 Free 块中，所以就把 byte4 直接存储了。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Launch executable】，加载我们的项目文件：ExampleCore_5_5.exe，进入我们的调试器。
进入调试器后，我们直接使用【g】命令运行调试器，调试器会自己中断，并且，我们得控制台程序会输出“1、对象已经分配，请查看托管堆！”字样。
我们使用【!eeheap -gc】查找 LOH 的地址，有了地址才可以才看堆上的对象。
1 0:000> !eeheap -gc 2 3 ======================================== 4 Number of GC Heaps: 1 5 ---------------------------------------- 6 Small object heap 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 02cf5e8ff320 028f4d400028 028f4d40a630 028f4d411000 0xa608 (42504) 0x11000 (69632) 10 generation 1: 11 02cf5e8ff270 028f4d000028 028f4d000028 028f4d001000 0x1000 (4096) 12 generation 2: 13 02cf5e8ff1c0 028f4cc00028 028f4cc00028 028f4cc01000 0x1000 (4096) 14 NonGC heap 15 segment begin allocated committed allocated size committed size 16 028f48ce81e0 02cfdf400008 02cfdf400a48 02cfdf410000 0xa40 (2624) 0x10000 (65536) 17 Large object heap 18 segment begin allocated committed allocated size committed size 19 02cf5e8ff3d0 028f4d800028 028f4d8d0ca8 028f4d8d1000 0xd0c80 (855168) 0xd1000 (856064) 20 Pinned object heap 21 segment begin allocated committed allocated size committed size 22 02cf5e8fec40 028f4ac00028 028f4ac04018 028f4ac11000 0x3ff0 (16368) 0x11000 (69632) 23 ------------------------------ 24 GC Allocated Heap Size: Size: 0xdfcb8 (916664) bytes. 25 GC Committed Heap Size: Size: 0x105000 (1069056) bytes.
红色标注的就是 LOH 区域，由于我们的对象最小都是 85000，所以其他的堆都不用关心，直接查看 LOH。
我们看到 LOH 的起始地址是 028f4d800028，我们就可以使用【!DumpHeap 028f4d800028】命令，查看LOH 有什么对象了。
1 0:000> !dumpheap 028f4d800028 2 Address MT Size 3 028f4d800028 028f48d0c320 32 Free 4 028f4d800048 7ffea05e9430 185,024 （byte1） 5 028f4d82d308 028f48d0c320 32 Free 6 028f4d82d328 7ffea05e9430 285,024 （byte2） 7 028f4d872c88 028f48d0c320 32 Free 8 028f4d872ca8 7ffea05e9430 385,024 （byte3） 9 02cfdf400008 7ffea051ec08 24 10 02cfdf400020 7ffea046a318 40 11 02cfdf400048 7ffea051ec08 150 12 02cfdf4000e0 7ffea051ec08 122 13 02cfdf400160 7ffea051ec08 42 14 02cfdf400190 7ffea051ec08 30 15 02cfdf4001b0 7ffea051ec08 50 16 02cfdf4001e8 7ffea051ec08 38 17 02cfdf400210 7ffea051ec08 26 18 02cfdf400230 7ffea051ec08 34 19 02cfdf400258 7ffea051ec08 118 20 02cfdf4002d0 7ffea051ec08 126 21 02cfdf400350 7ffea05e1838 32 22 02cfdf400370 7ffea051ec08 30 23 02cfdf400390 7ffea051ec08 32 24 02cfdf4003b0 7ffea051ec08 84 25 02cfdf400408 7ffea051ec08 98 26 02cfdf400470 7ffea051ec08 48 27 02cfdf4004a0 7ffea051ec08 54 28 02cfdf4004d8 7ffea051ec08 70 29 02cfdf400520 7ffea051ec08 70 30 02cfdf400568 7ffea051ec08 112 31 02cfdf4005d8 7ffea051ec08 38 32 02cfdf400600 7ffea051ec08 90 33 02cfdf400660 7ffea051ec08 42 34 02cfdf400690 7ffea051ec08 104 35 02cfdf4006f8 7ffea051ec08 130 36 02cfdf400780 7ffea051ec08 160 37 02cfdf400820 7ffea051ec08 124 38 02cfdf4008a0 7ffea051ec08 38 39 02cfdf4008c8 7ffea051ec08 24 40 02cfdf4008e0 7ffea051ec08 44 41 02cfdf400910 7ffea051ec08 24 42 02cfdf400928 7ffea05e9430 24 43 02cfdf400940 7ffea051ec08 26 44 02cfdf400960 7ffea051ec08 42 45 02cfdf400990 7ffea051ec08 40 46 02cfdf4009b8 7ffea051ec08 32 47 02cfdf4009d8 7ffea051ec08 32 48 02cfdf4009f8 7ffea051ec08 40 49 02cfdf400a20 7ffea051ec08 34 50 51 Statistics: 52 MT Count TotalSize Class Name 53 7ffea05e1838 1 32 System.Guid 54 7ffea046a318 1 40 System.RuntimeType 55 028f48d0c320 3 96 Free 56 7ffea051ec08 38 2,422 System.String 57 7ffea05e9430 4 855,096 System.Byte[] 58 Total 47 objects, 857,686 bytes
这个命令输出的内容很多，当然，我们可以使用【!DumpHeap 028f4d800028 028f4d8d0ca8】命令，查看我们关注的东西。
1 0:000> !DumpHeap 028f4d800028 028f4d8d0ca8 2 Address MT Size 3 028f4d800028 028f48d0c320 32 Free 4 028f4d800048 7ffea05e9430 185,024（byte1 变量） 5 028f4d82d308 028f48d0c320 32 Free 6 028f4d82d328 7ffea05e9430 285,024 （byte2 变量） 7 028f4d872c88 028f48d0c320 32 Free 8 028f4d872ca8 7ffea05e9430 385,024 （byte3 变量） 9 10 Statistics: 11 MT Count TotalSize Class Name 12 028f48d0c320 3 96 Free 13 7ffea05e9430 3 855,072 System.Byte[] 14 Total 6 objects, 855,168 bytes
因为，我们定义的对象大小最小就是 185000，所以，我们可以使用【!DumpHeap -min 185000】命令查看比 185000 大的对象。
1 0:000> !DumpHeap -min 185000 2 Address MT Size 3 028f4d800048 7ffea05e9430 185,024 4 028f4d82d328 7ffea05e9430 285,024 5 028f4d872ca8 7ffea05e9430 385,024 6 7 Statistics: 8 MT Count TotalSize Class Name 9 7ffea05e9430 3 855,072 System.Byte[] 10 Total 3 objects, 855,072 bytes
我们【g】运行调试器。控制台应用程序输出“2、GC 已经触发，请查看托管堆中的 byte2”字样，调试器自动中断执行。
我们再次运行【!DumpHeap 028f4d800028 028f4d8d0ca8】命令，查看 LOH 的变化。
1 0:000> !DumpHeap 028f4d800028 028f4d8d0ca8 2 Address MT Size 3 028f4d800028 028f48d0c320 32 Free 4 028f4d800048 7ffea05e9430 185,024 5 028f4d82d308 028f48d0c320 285,088 Free（byte2 变量已经释放） 6 028f4d872ca8 7ffea05e9430 385,024 7 8 Statistics: 9 MT Count TotalSize Class Name 10 028f48d0c320 2 285,120 Free 11 7ffea05e9430 2 570,048 System.Byte[] 12 Total 4 objects, 855,168 bytes
我们再次运行【g】调试器，控制台程序输出“3、已分配 byte4，查看是否 Free 块中”字样，调试器会自己中断执行。
我们再次运行【!DumpHeap 028f4d800028 028f4d8d0ca8】命令，查看 LOH 的变化。
1 0:000> !DumpHeap 028f4d800028 028f4d8d0ca8 2 Address MT Size 3 028f4d800028 028f48d0c320 32 Free 4 028f4d800048 7ffea05e9430 185,024 5 028f4d82d308 028f48d0c320 32 Free 6 028f4d82d328 7ffea05e9430 280,024 （byte4变量） 7 028f4d871900 028f48d0c320 5,032 Free（多余出来的） 8 028f4d872ca8 7ffea05e9430 385,024 9 10 Statistics: 11 MT Count TotalSize Class Name 12 028f48d0c320 3 5,096 Free 13 7ffea05e9430 3 850,072 System.Byte[] 14 Total 6 objects, 855,168 bytes
红色标注的已经说明了问题，分配的 byte4 对象大小正好在 Free 块中，所以就把 byte4 直接存储了。
3.2.6、固定
A、基础知识
垃圾收集器采用了一种紧缩技术来减少 GC 堆上的碎片。当 GC 要执行垃圾收集的操作时，空间碎片会进行合并形成一块更大的可用空间，在托管堆上的活跃的对象也要发生移动，对象的地址会发生变化，针对该对象的所有引用都会被更新，所有活跃的对象相邻存放，合并后的空间会紧跟在最后一个活跃对象的后边。如果针对移动过的对象的所有引用都包含在 CLR 中，那是没有问题的。
如果 .NET 程序需要通过互用性服务（例如平台调用或者COM 互用性）在 CLR 范围之外工作，对象的移动就会产生问题。如果某个托管对象的引用被传递给一个底层的非托管 API ，那么当非托管的 API 正在读取或者写入的内存同时移动了对象，就会导致严重的问题。
我们举例说明一下，先上一张图，然后具体说明。
在上图中，在托管堆上起初包含了 5 个对象（ A、B、C、D、E），对象 A 的地址 0x02000000，对象 C 的地址是 0x02000090。在某个特定时刻，通过平台调用来调用了一个异步的非托管的 API ，同时将对象 C 的地址（0x02000090）传递给 API。在调用这个非托管的异步 API 的时候发生了一次垃圾回收的操作，使得对象 A 和对象 B 被回收。此时，托管堆上出现了空闲对象造成的缝隙，因而 垃圾收集器会通过紧缩托管堆来解决这个问题，因此，对象 C 移动到了地址 0x02000000 处，此地址以前是对象 A 的。此外，还合并了这两块空闲内存，并将它们放在堆的末尾。在完成了垃圾收集后，之前进行的异步 API 调用决定写入到最初传递给它的地址（0x02000090），因为当初保存的是对象 C。此时，再看，已经是物是人非了，被写入的内存不再由对象 C 占用，就会导致系统产生问题，排查问题也挺麻烦的。
如何解决在 GC 执行紧缩时仍能安全的调用非托管代码，有一种解决方案就是固定。是指将托管堆上的某个对象固定住，垃圾收集器回收内存时就不会移动该对象，直到解除对这个对象的固定为止。
虽然通过固定对象的地址解决了在非托管代码调用期间的对象移动问题，但是也带来了另一个问题，内存碎片化，因为内存不能紧缩并合并导致而成。如果太托管堆上存在大量的固定对象，那么就会出现没有足够大而连续的空闲空间的情况，导致内存分配失败。在举例说明，如图：
如上图所示，有数个空闲的小内存块与活跃的对象交错存放，如果执行一次垃圾收集，那么托管堆的内存布局将保持不变。由于活跃的对象都被固定住了，无法移动，垃圾收集器也就无法执行紧缩操作，又由于这些内存块不是相邻的，所以也不能合并。很容易导致内存分配失败。
LOH 中的碎片情况怎么样？
我们知道 LOH 采用“标记清除”，而不是紧缩的垃圾收集方式，这就意味着 LOH 上的对象永远不会移动，那我们是否就可以不用管 LOH 对象，放心使用呢？不是的，如果没有固定住 LOH 上的对象，也是一种很危险的假设。因为在在不同的 CLR 版本中，这种假设是会变化的，为了防止发生不可预测的问题，该固定的还是固定使用吧。
我们可以使用【!GCHandles】显示进程中的所有句柄。
B、眼见为实
调试源码：ExampleCore_5_6
调试任务：如何固定对象和释放对象
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.6】命令行工具，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_6.exe】打开调试器。
进入调试器，【g】直接运行程序，直到调试器输出如图：
此时，内存已经分配，还没有执行垃圾回收，我们先看看当前进程中的所有句柄是否包含我们的数组对象。
按组合键【ctrl+c】组合键，进入调试器的中断模式，直接执行【!GCHandles】命令，查看所有的句柄信息。
1 0:002> !GCHandles 2 Handle Type Object Size Data Type 3 000001FA205A11B8 WeakShort 000001FA24C08FB8 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 4 000001FA205A11C0 WeakShort 000001FA24C09378 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 5 000001FA205A11C8 WeakShort 000001FA24C09560 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 6 000001FA205A11D0 WeakShort 000001FA24C094B0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 7 000001FA205A11D8 WeakShort 000001FA24C09298 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 8 000001FA205A11E0 WeakShort 000001FA24C091E8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 9 000001FA205A1398 Strong 000001FA22402020 8184 System.Object[] 10 000001FA205A13A0 Strong 000001FA24C092D8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 11 000001FA205A13A8 Strong 000001FA24C095A0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 12 000001FA205A13B0 Strong 000001FA24C094F0 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 13 000001FA205A13B8 Strong 000001FA24C09228 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 14 000001FA205A13C8 Strong 000001FA24C00188 128 System.ExecutionEngineException 15 000001FA205A13D0 Strong 000001FA24C00108 128 System.StackOverflowException 16 000001FA205A13D8 Strong 000001FA24C00088 128 System.OutOfMemoryException 17 000001FA205A13E0 Strong 000001FA24C00028 96 System.Int32[] 18 000001FA205A13E8 Strong 000001FA22400028 8184 System.Object[] 19 000001FA205A15E0 Pinned 000001FA24C09E40 324 System.SByte[]（b3 变量，固定类型：Pinned） 20 000001FA205A15E8 Pinned 000001FA24C09D60 224 System.SByte[]（b2 变量，固定类型：Pinned） 21 000001FA205A15F0 Pinned 000001FA24C09CE0 124 System.SByte[]（b1 变量，固定类型：Pinned） 22 000001FA205A15F8 Pinned 000001FA24C00208 24 System.Object 23 24 Statistics: 25 MT Count TotalSize Class Name 26 00007ffca9d25fa8 1 24 System.Object 27 00007ffca9dd9df8 1 96 System.Int32[] 28 00007ffca9ea37b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 29 00007ffca9e70c90 1 128 System.ExecutionEngineException 30 00007ffca9e70b90 1 128 System.StackOverflowException 31 00007ffca9e70a90 1 128 System.OutOfMemoryException 32 00007ffca9ea3a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 33 00007ffca9ea85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 34 00007ffca9ea2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 35 00007ffca9ea2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 36 00007ffca9eaab40 3 672 System.SByte[]（这就是包含 3 个字节数组的类型） 37 00007ffca9d2c4d8 2 16368 System.Object[] 38 Total 20 objects 39 40 Handles: 41 Strong Handles: 10 42 Pinned Handles: 4（3个类型是我们定义的） 43 Weak Short Handles: 6
我们能看到 10 个 Strong 类型的句柄，4 个 Pinned 类型的句柄（包含我们定义的 3 个）和 6 个 Weak Short 类型的句柄。
我们切换到托管线程上下文中去看看，切换线程【~0s】。
1 0:002> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ffd`cf30d0c4 c3 ret
我们使用【!clrstack -a】命令查看一下托管调用栈。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x1d6c (0) 3 Child SP IP Call Site 4 000000851CDAE548 00007ffdcf30d0c4 [InlinedCallFrame: 000000851cdae548] 5 000000851CDAE548 00007ffdba07787a [InlinedCallFrame: 000000851cdae548] 6 。。。。。。（省略了） 7 000000851CDAE6D0 00007FFCA9DF1B3E ExampleCore_5_6.Program.Run() 8 PARAMETERS: 9 this (0x000000851CDAE7A0) = 0x000001fa24c09628 10 LOCALS: 11 0x000000851CDAE788 = 0x000001fa24c09ce0（b1 变量） 12 0x000000851CDAE780 = 0x000001fa24c09d60（b2 变量） 13 0x000000851CDAE778 = 0x000001fa24c09e40（b3 变量） 14 0x000000851CDAE770 = 0x000001fa205a15f1（句柄变量 h1） 15 0x000000851CDAE768 = 0x000001fa205a15e9（句柄变量 h2） 16 0x000000851CDAE760 = 0x000001fa205a15e1（句柄变量 h3） 17 18 000000851CDAE7A0 00007FFCA9DF1988 ExampleCore_5_6.Program.Main(System.String[]) 19 PARAMETERS: 20 args (0x000000851CDAE7F0) = 0x000001fa24c08e90 21 LOCALS: 22 0x000000851CDAE7D8 = 0x000001fa24c09628
红色标注的就是字节数组的变量（b1,b2,b3），蓝色的就是句柄变量（h1,h2,h3），都分配了空间。
我们可以使用【!do】或者【!DumpObj】命令查看一下数组变量。
1 0:000> !do 0x000001fa24c09ce0 2 Name: System.SByte[] 3 MethodTable: 00007ffca9eaab40 4 EEClass: 00007ffca9eaaac0 5 Tracked Type: false 6 Size: 124(0x7c) bytes 7 Array: Rank 1, Number of elements 100, Type SByte 8 Content: .................................................................................................... 9 Fields: 10 None
【g】继续运行调试器，直到调试器输出“Press any key to Free!”，说明完成了第一次垃圾回收。如图：
按组合键【ctrl+c】进入中断模式，继续执行【!GCHandles】查看句柄详情。
1 0:002> !GCHandles 2 Handle Type Object Size Data Type 3 000001FA205A11B8 WeakShort 000001FA24C08FB8 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 4 000001FA205A11C0 WeakShort 000001FA24C09378 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 5 000001FA205A11C8 WeakShort 000001FA24C09560 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 6 000001FA205A11D0 WeakShort 000001FA24C094B0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 7 000001FA205A11D8 WeakShort 000001FA24C09298 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 8 000001FA205A11E0 WeakShort 000001FA24C091E8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 9 000001FA205A1398 Strong 000001FA22402020 8184 System.Object[] 10 000001FA205A13A0 Strong 000001FA24C092D8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 11 000001FA205A13A8 Strong 000001FA24C095A0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 12 000001FA205A13B0 Strong 000001FA24C094F0 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 13 000001FA205A13B8 Strong 000001FA24C09228 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 14 000001FA205A13C8 Strong 000001FA24C00188 128 System.ExecutionEngineException 15 000001FA205A13D0 Strong 000001FA24C00108 128 System.StackOverflowException 16 000001FA205A13D8 Strong 000001FA24C00088 128 System.OutOfMemoryException 17 000001FA205A13E0 Strong 000001FA24C00028 96 System.Int32[] 18 000001FA205A13E8 Strong 000001FA22400028 8184 System.Object[] 19 000001FA205A15E0 Pinned 000001FA24C09E40 324 System.SByte[] 20 000001FA205A15E8 Pinned 000001FA24C09D60 224 System.SByte[] 21 000001FA205A15F0 Pinned 000001FA24C09CE0 124 System.SByte[] 22 000001FA205A15F8 Pinned 000001FA24C00208 24 System.Object 23 24 Statistics: 25 MT Count TotalSize Class Name 26 00007ffca9d25fa8 1 24 System.Object 27 00007ffca9dd9df8 1 96 System.Int32[] 28 00007ffca9ea37b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 29 00007ffca9e70c90 1 128 System.ExecutionEngineException 30 00007ffca9e70b90 1 128 System.StackOverflowException 31 00007ffca9e70a90 1 128 System.OutOfMemoryException 32 00007ffca9ea3a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 33 00007ffca9ea85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 34 00007ffca9ea2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 35 00007ffca9ea2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 36 00007ffca9eaab40 3 672 System.SByte[] 37 00007ffca9d2c4d8 2 16368 System.Object[] 38 Total 20 objects 39 40 Handles: 41 Strong Handles: 10 42 Pinned Handles: 4 43 Weak Short Handles: 6
没有任何变化，垃圾也没回收句柄和数组的内存。
我们继续执行【g】，直到调试器输出“Press any key to GC2!”，此时已经完成释放句柄，按组合键【ctrl+c】进入中断模式，我们可以使用【!GCHandles】命令确认一下。
1 0:002> !GCHandles 2 Handle Type Object Size Data Type 3 000001FA205A11B8 WeakShort 000001FA24C08FB8 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 4 000001FA205A11C0 WeakShort 000001FA24C09378 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 5 000001FA205A11C8 WeakShort 000001FA24C09560 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 6 000001FA205A11D0 WeakShort 000001FA24C094B0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 7 000001FA205A11D8 WeakShort 000001FA24C09298 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 8 000001FA205A11E0 WeakShort 000001FA24C091E8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 9 000001FA205A1398 Strong 000001FA22402020 8184 System.Object[] 10 000001FA205A13A0 Strong 000001FA24C092D8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 11 000001FA205A13A8 Strong 000001FA24C095A0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 12 000001FA205A13B0 Strong 000001FA24C094F0 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 13 000001FA205A13B8 Strong 000001FA24C09228 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 14 000001FA205A13C8 Strong 000001FA24C00188 128 System.ExecutionEngineException 15 000001FA205A13D0 Strong 000001FA24C00108 128 System.StackOverflowException 16 000001FA205A13D8 Strong 000001FA24C00088 128 System.OutOfMemoryException 17 000001FA205A13E0 Strong 000001FA24C00028 96 System.Int32[] 18 000001FA205A13E8 Strong 000001FA22400028 8184 System.Object[] 19 000001FA205A15F8 Pinned 000001FA24C00208 24 System.Object 20 21 Statistics: 22 MT Count TotalSize Class Name 23 00007ffca9d25fa8 1 24 System.Object 24 00007ffca9dd9df8 1 96 System.Int32[] 25 00007ffca9ea37b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 26 00007ffca9e70c90 1 128 System.ExecutionEngineException 27 00007ffca9e70b90 1 128 System.StackOverflowException 28 00007ffca9e70a90 1 128 System.OutOfMemoryException 29 00007ffca9ea3a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 30 00007ffca9ea85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 31 00007ffca9ea2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 32 00007ffca9ea2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 33 00007ffca9d2c4d8 2 16368 System.Object[] 34 Total 17 objects 35 36 Handles: 37 Strong Handles: 10 38 Pinned Handles: 1（以前是 4 个，现在是 1 个，少了 3 个） 39 Weak Short Handles: 6
我们可以切换到托管线程上下文中查看 Run 方法的栈帧来确定。
1 0:002> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ffd`cf30d0c4 c3 ret
使用【!clrstack -a】查看 Run 方法的栈帧。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x1d6c (0) 3 Child SP IP Call Site 4 000000851CDAE578 00007ffdcf30d0c4 [InlinedCallFrame: 000000851cdae578] Interop+Kernel32.<ReadConsoleInput>g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 5 000000851CDAE578 00007ffca9df1d05 [InlinedCallFrame: 000000851cdae578] Interop+Kernel32.<ReadConsoleInput>g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 6 。。。。。。（省略了） 7 000000851CDAE6D0 00007FFCA9DF1BA4 ExampleCore_5_6.Program.Run() 8 PARAMETERS: 9 this (0x000000851CDAE7A0) = 0x000001fa24c09628 10 LOCALS: 11 0x000000851CDAE788 = 0x000001fa24c09ce0 12 0x000000851CDAE780 = 0x000001fa24c09d60 13 0x000000851CDAE778 = 0x000001fa24c09e40 14 0x000000851CDAE770 = 0x0000000000000000（局部变量 h1 已经释放） 15 0x000000851CDAE768 = 0x0000000000000000（局部变量 h2 已经释放） 16 0x000000851CDAE760 = 0x0000000000000000（局部变量 h3 已经释放） 17 18 000000851CDAE7A0 00007FFCA9DF1988 ExampleCore_5_6.Program.Main(System.String[]) 19 PARAMETERS: 20 args (0x000000851CDAE7F0) = 0x000001fa24c08e90 21 LOCALS: 22 0x000000851CDAE7D8 = 0x000001fa24c09628
红色标注的说明句柄变量已经释放，数组变量还没有回收。
【g】继续运行，直到调试器输出“Press any key to Exit!”，此时，第二次垃圾回收已经完成，剩下的数组变量也应该被回收了。按组合键【ctrl+c】进入中断模式，我们直接切换线程，执行【!clrstack -a】命令就可以了。
1 0:002> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ffd`cf30d0c4 c3 ret
执行【!clrstack -a】命令。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x1d6c (0) 3 Child SP IP Call Site 4 000000851CDAE648 00007ffdcf30d0c4 [InlinedCallFrame: 000000851cdae648] Interop+Kernel32.<ReadConsoleInput>g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 5 000000851CDAE648 00007ffca9df1e25 [InlinedCallFrame: 000000851cdae648] Interop+Kernel32.<ReadConsoleInput>g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 6 。。。。。。（省略了） 7 000000851CDAE7A0 00007FFCA9DF19A4 ExampleCore_5_6.Program.Main(System.String[]) 8 PARAMETERS: 9 args (0x000000851CDAE7F0) = 0x000001fa24c08e90 10 LOCALS: 11 0x000000851CDAE7D8 = 0x000001fa24c09628
从输出中就可以看到，我们并没有看到 Run 方法的栈帧，只有 ExampleCore_5_6.Program.Main 栈帧了，说明已经回收了，验证了我们的说法。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Launch executable】，加载我们的项目文件：ExampleCore_5_6.exe，进入到调试器。
进入到调试器，我们可以直接输入【g】命令，继续运行调试器，我们的控制台会输出“Press any key to Alloc And Pinned!”，如果此时，我们查找变量是一无所获的，因为还没有分配内存。我们继续在控制台程序中按任意键继续运行程序，直到程序输出“Press any key to GC1!”，效果如图：
此时，内存已经分配，我们回到调试器，点击【break】按钮，中断调试器的执行，开始我们的调试。
我们直接输入【!GCHandles】命令，查看当前进程中所有的句柄。
1 0:006> !GCHandles 2 Handle Type Object Size Data Type 3 00000197A1C311B8 WeakShort 00000197a6008fb8 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 4 00000197A1C311C0 WeakShort 00000197a6009378 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 5 00000197A1C311C8 WeakShort 00000197a6009560 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 6 00000197A1C311D0 WeakShort 00000197a60094b0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 7 00000197A1C311D8 WeakShort 00000197a6009298 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 8 00000197A1C311E0 WeakShort 00000197a60091e8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 9 00000197A1C31398 Strong 00000197a3802020 8184 System.Object[] 10 00000197A1C313A0 Strong 00000197a60092d8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 11 00000197A1C313A8 Strong 00000197a60095a0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 12 00000197A1C313B0 Strong 00000197a60094f0 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 13 00000197A1C313B8 Strong 00000197a6009228 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 14 00000197A1C313C8 Strong 00000197a6000188 128 System.ExecutionEngineException 15 00000197A1C313D0 Strong 00000197a6000108 128 System.StackOverflowException 16 00000197A1C313D8 Strong 00000197a6000088 128 System.OutOfMemoryException 17 00000197A1C313E0 Strong 00000197a6000028 96 System.Int32[] 18 00000197A1C313E8 Strong 00000197a3800028 8184 System.Object[] 19 00000197A1C315E0 Pinned 00000197a6009e40 324 System.SByte[]（Run()方法中的变量 b3，固定类型：Pinned） 20 00000197A1C315E8 Pinned 00000197a6009d60 224 System.SByte[]（Run()方法中的变量 b2，固定类型：Pinned） 21 00000197A1C315F0 Pinned 00000197a6009ce0 124 System.SByte[]（Run()方法中的变量 b1，固定类型：Pinned） 22 00000197A1C315F8 Pinned 00000197a6000208 24 System.Object 23 24 Statistics: 25 MT Count TotalSize Class Name 26 00007ffc8f275fa8 1 24 System.Object 27 00007ffc8f329df8 1 96 System.Int32[] 28 00007ffc8f3f37b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 29 00007ffc8f3c0c90 1 128 System.ExecutionEngineException 30 00007ffc8f3c0b90 1 128 System.StackOverflowException 31 00007ffc8f3c0a90 1 128 System.OutOfMemoryException 32 00007ffc8f3f3a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 33 00007ffc8f3f85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 34 00007ffc8f3f2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 35 00007ffc8f3f2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 36 00007ffc8f3fab40 3 672 System.SByte[]（这里也是我们 3 个变量的统计信息，672就是 124+224+324 的和） 37 00007ffc8f27c4d8 2 16368 System.Object[] 38 Total 20 objects 39 40 Handles: 41 Strong Handles: 10 42 Pinned Handles: 4 43 Weak Short Handles: 6
我们看到有 10 个 Strong 类型的句柄，4 个 Pinned 类型的句柄，6 个 Weak Short 类型的句柄。红色标注的就是我们声明的 b1,b2,b3 3个变量。
我们切换到托管线上的上下文中，去线程调用栈中看看能不能找到 b1、b2 和 b3 这三个变量。
1 0:006> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ffd`cf30d0c4 c3 ret
继续使用【!ClrStack -a】命令显示线程调用栈的所有参数和局部变量。
1 0:000> !clrstack -a 2 OS Thread Id: 0x598 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 00000087DC9CE3C8 00007ffdcf30d0c4 [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce3c8] 5 00000087DC9CE3C8 00007ffd49df787a [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce3c8] 6 00000087DC9CE3A0 00007ffd49df787a Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) [/_/src/libraries/System.Console/src/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/LibraryImports.g.cs @ 470] 7 PARAMETERS: 8 hConsoleInput = <no data> 9 buffer = <no data> 10 numInputRecords_UseOne = <no data> 11 numEventsRead = <no data> 12 LOCALS: 13 <no data> 14 <no data> 15 <no data> 16 <no data> 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 21 00000087DC9CE490 00007ffd49dfaa0a System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) [/_/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Windows.cs @ 334] 22 PARAMETERS: 23 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 24 LOCALS: 25 <no data> 26 <no data> 27 <no data> 28 <no data> 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 0x00000087DC9CE4D0 = 0x00000197a6009c98 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 <no data> 37 <no data> 38 39 00000087DC9CE550 00007ffc8f341b3e ExampleCore_5_6.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\Program.cs @ 34] 40 PARAMETERS: 41 this (0x00000087DC9CE620) = 0x00000197a6009628 42 LOCALS: 43 0x00000087DC9CE608 = 0x00000197a6009ce0（这就是 b1 变量） 44 0x00000087DC9CE600 = 0x00000197a6009d60（这就是 b2 变量） 45 0x00000087DC9CE5F8 = 0x00000197a6009e40（这就是 b3 变量） 46 0x00000087DC9CE5F0 = 0x00000197a1c315f1 47 0x00000087DC9CE5E8 = 0x00000197a1c315e9 48 0x00000087DC9CE5E0 = 0x00000197a1c315e1 49 50 00000087DC9CE620 00007ffc8f341988 ExampleCore_5_6.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\Program.cs @ 10] 51 PARAMETERS: 52 args (0x00000087DC9CE670) = 0x00000197a6008e90 53 LOCALS: 54 0x00000087DC9CE658 = 0x00000197a6009628
我们主要关注 Run 方法的调用栈，标红的就是我们声明的 3 个局部变量，我们可以使用【!do】命令依次查看。
1 0:000> !do 0x00000197a6009ce0 2 Name: System.SByte[] 3 MethodTable: 00007ffc8f3fab40 4 EEClass: 00007ffc8f3faac0 5 Tracked Type: false 6 Size: 124(0x7c) bytes 7 Array: Rank 1, Number of elements 100, Type SByte (Print Array) 8 Content: .................................................................................................... 9 Fields: 10 None 11 12 0:000> !do 00000197a6009d60 13 Name: System.SByte[] 14 MethodTable: 00007ffc8f3fab40 15 EEClass: 00007ffc8f3faac0 16 Tracked Type: false 17 Size: 224(0xe0) bytes 18 Array: Rank 1, Number of elements 200, Type SByte (Print Array) 19 Content: ................................................................................................................................ 20 Fields: 21 None 22 23 0:000> !do 0x00000197a6009e40 24 Name: System.SByte[] 25 MethodTable: 00007ffc8f3fab40 26 EEClass: 00007ffc8f3faac0 27 Tracked Type: false 28 Size: 324(0x144) bytes 29 Array: Rank 1, Number of elements 300, Type SByte (Print Array) 30 Content: ................................................................................................................................ 31 Fields: 32 None
我们继续【g】运行调试器，控制台程序输出“Press any key to Free!”，回收内存，但是还没有取消固定，回到调试器，点击【break】按钮，中断调试器的执行。
我们先执行【!GCHandles】命令，看看句柄还在吗？
1 0:001> !GCHandles 2 Handle Type Object Size Data Type 3 00000197A1C311B8 WeakShort 00000197a6008fb8 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 4 00000197A1C311C0 WeakShort 00000197a6009378 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 5 00000197A1C311C8 WeakShort 00000197a6009560 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 6 00000197A1C311D0 WeakShort 00000197a60094b0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 7 00000197A1C311D8 WeakShort 00000197a6009298 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 8 00000197A1C311E0 WeakShort 00000197a60091e8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 9 00000197A1C31398 Strong 00000197a3802020 8184 System.Object[] 10 00000197A1C313A0 Strong 00000197a60092d8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 11 00000197A1C313A8 Strong 00000197a60095a0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 12 00000197A1C313B0 Strong 00000197a60094f0 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 13 00000197A1C313B8 Strong 00000197a6009228 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 14 00000197A1C313C8 Strong 00000197a6000188 128 System.ExecutionEngineException 15 00000197A1C313D0 Strong 00000197a6000108 128 System.StackOverflowException 16 00000197A1C313D8 Strong 00000197a6000088 128 System.OutOfMemoryException 17 00000197A1C313E0 Strong 00000197a6000028 96 System.Int32[] 18 00000197A1C313E8 Strong 00000197a3800028 8184 System.Object[] 19 00000197A1C315E0 Pinned 00000197a6009e40 324 System.SByte[] 20 00000197A1C315E8 Pinned 00000197a6009d60 224 System.SByte[] 21 00000197A1C315F0 Pinned 00000197a6009ce0 124 System.SByte[] 22 00000197A1C315F8 Pinned 00000197a6000208 24 System.Object 23 24 Statistics: 25 MT Count TotalSize Class Name 26 00007ffc8f275fa8 1 24 System.Object 27 00007ffc8f329df8 1 96 System.Int32[] 28 00007ffc8f3f37b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 29 00007ffc8f3c0c90 1 128 System.ExecutionEngineException 30 00007ffc8f3c0b90 1 128 System.StackOverflowException 31 00007ffc8f3c0a90 1 128 System.OutOfMemoryException 32 00007ffc8f3f3a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 33 00007ffc8f3f85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 34 00007ffc8f3f2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 35 00007ffc8f3f2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 36 00007ffc8f3fab40 3 672 System.SByte[] 37 00007ffc8f27c4d8 2 16368 System.Object[] 38 Total 20 objects 39 40 Handles: 41 Strong Handles: 10 42 Pinned Handles: 4 43 Weak Short Handles: 6
句柄还在，这是正确的，我们还没有释放句柄。我们再次切换到托管线程上下文，看看有没有释放内存（已经执行垃圾回收了）。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ffd`cf30d0c4 c3 ret 4 5 0:000> !ClrStack -a 6 OS Thread Id: 0x598 (0) 7 Child SP IP Call Site 8 00000087DC9CE3F8 00007ffdcf30d0c4 [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce3f8] Interop+Kernel32.g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 9 00000087DC9CE3F8 00007ffc8f341d05 [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce3f8] Interop+Kernel32.g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 10 。。。。。。（省略了） 11 00000087DC9CE550 00007ffc8f341b64 ExampleCore_5_6.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\Program.cs @ 39] 12 PARAMETERS: 13 this (0x00000087DC9CE620) = 0x00000197a6009628 14 LOCALS: 15 0x00000087DC9CE608 = 0x00000197a6009ce0 16 0x00000087DC9CE600 = 0x00000197a6009d60 17 0x00000087DC9CE5F8 = 0x00000197a6009e40 18 0x00000087DC9CE5F0 = 0x00000197a1c315f1 19 0x00000087DC9CE5E8 = 0x00000197a1c315e9 20 0x00000087DC9CE5E0 = 0x00000197a1c315e1 21 22 00000087DC9CE620 00007ffc8f341988 ExampleCore_5_6.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\Program.cs @ 10] 23 PARAMETERS: 24 args (0x00000087DC9CE670) = 0x00000197a6008e90 25 LOCALS: 26 0x00000087DC9CE658 = 0x00000197a6009628 27 28 29 0:000> !DumpObj /d 00000197a6009ce0 30 Name: System.SByte[] 31 MethodTable: 00007ffc8f3fab40 32 EEClass: 00007ffc8f3faac0 33 Tracked Type: false 34 Size: 124(0x7c) bytes 35 Array: Rank 1, Number of elements 100, Type SByte (Print Array) 36 Content: .................................................................................................... 37 Fields: 38 None
我们从输出结果中可以看到，对象依然存在，因为该对象被固定住了。
我们继续执行【g】，控制台程序输出“Press any key to GC2!”，说明已经释放句柄，将要执行第二次垃圾回收。回到调试器，点击【break】按钮，中断调试器的执行，开始调试。
继续执行【!GCHandles】命令，查看句柄的情况。
1 0:001> !GCHandles 2 Handle Type Object Size Data Type 3 00000197A1C311B8 WeakShort 00000197a6008fb8 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 4 00000197A1C311C0 WeakShort 00000197a6009378 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 5 00000197A1C311C8 WeakShort 00000197a6009560 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 6 00000197A1C311D0 WeakShort 00000197a60094b0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 7 00000197A1C311D8 WeakShort 00000197a6009298 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 8 00000197A1C311E0 WeakShort 00000197a60091e8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 9 00000197A1C31398 Strong 00000197a3802020 8184 System.Object[] 10 00000197A1C313A0 Strong 00000197a60092d8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 11 00000197A1C313A8 Strong 00000197a60095a0 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 12 00000197A1C313B0 Strong 00000197a60094f0 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 13 00000197A1C313B8 Strong 00000197a6009228 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 14 00000197A1C313C8 Strong 00000197a6000188 128 System.ExecutionEngineException 15 00000197A1C313D0 Strong 00000197a6000108 128 System.StackOverflowException 16 00000197A1C313D8 Strong 00000197a6000088 128 System.OutOfMemoryException 17 00000197A1C313E0 Strong 00000197a6000028 96 System.Int32[] 18 00000197A1C313E8 Strong 00000197a3800028 8184 System.Object[] 19 00000197A1C315F8 Pinned 00000197a6000208 24 System.Object 20 21 Statistics: 22 MT Count TotalSize Class Name 23 00007ffc8f275fa8 1 24 System.Object 24 00007ffc8f329df8 1 96 System.Int32[] 25 00007ffc8f3f37b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 26 00007ffc8f3c0c90 1 128 System.ExecutionEngineException 27 00007ffc8f3c0b90 1 128 System.StackOverflowException 28 00007ffc8f3c0a90 1 128 System.OutOfMemoryException 29 00007ffc8f3f3a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 30 00007ffc8f3f85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 31 00007ffc8f3f2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 32 00007ffc8f3f2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 33 00007ffc8f27c4d8 2 16368 System.Object[] 34 Total 17 objects 35 36 Handles: 37 Strong Handles: 10 38 Pinned Handles: 1 39 Weak Short Handles: 6
真没有了，Pinned 类型的句柄以前是 4 个，现在是 1 个，少了 3 个。切换到托管线程上下文，执行命令【!clrstack -a】看看调用栈，也发生了变化。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ffd`cf30d0c4 c3 ret 4 5 0:000> !clrstack -a 6 OS Thread Id: 0x598 (0) 7 Child SP IP Call Site 8 00000087DC9CE3F8 00007ffdcf30d0c4 [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce3f8] Interop+Kernel32.g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 9 00000087DC9CE3F8 00007ffc8f341d05 [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce3f8] Interop+Kernel32.g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 10 。。。。。。（省略了） 11 00000087DC9CE550 00007ffc8f341ba4 ExampleCore_5_6.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\Program.cs @ 46] 12 PARAMETERS: 13 this (0x00000087DC9CE620) = 0x00000197a6009628 14 LOCALS: 15 0x00000087DC9CE608 = 0x00000197a6009ce0（此时，b1 还在托管堆上） 16 0x00000087DC9CE600 = 0x00000197a6009d60（此时，b2 还在托管堆上） 17 0x00000087DC9CE5F8 = 0x00000197a6009e40（此时，b3 还在托管堆上） 18 0x00000087DC9CE5F0 = 0x0000000000000000（句柄 h1已经释放了，这是变化的） 19 0x00000087DC9CE5E8 = 0x0000000000000000（句柄 h2已经释放了，这是变化的） 20 0x00000087DC9CE5E0 = 0x0000000000000000（句柄 h3已经释放了，这是变化的） 21 22 00000087DC9CE620 00007ffc8f341988 ExampleCore_5_6.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\Program.cs @ 10] 23 PARAMETERS: 24 args (0x00000087DC9CE670) = 0x00000197a6008e90 25 LOCALS: 26 0x00000087DC9CE658 = 0x00000197a6009628
红色标注的就是发生变化的。3 个数组变量依然存在，3 个句柄变量已经释放了。
我们继续【g】执行调试器，控制台程序输出“Press any key to Exit!”，此时，已经成功执行第二垃圾回收，我们回到调试器，点击【break】按钮，进入到中断模式。此时，不用执行【!GCHandles】命令，句柄已经释放了。我们直接去托管线程上下文，查看调用栈，确认 3 个数组变量已经被回收了。
1 0:001> ~0s 2 ntdll!NtDeviceIoControlFile+0x14: 3 00007ffd`cf30d0c4 c3 ret 4 5 0:000> !ClrStack -a 6 OS Thread Id: 0x598 (0) 7 Child SP IP Call Site 8 00000087DC9CE4C8 00007ffdcf30d0c4 [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce4c8] Interop+Kernel32.g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 9 00000087DC9CE4C8 00007ffc8f341e25 [InlinedCallFrame: 00000087dc9ce4c8] Interop+Kernel32.g____PInvoke|45_0(IntPtr, INPUT_RECORD*, Int32, Int32*) 10 00000087DC9CE4A0 00007ffc8f341e25 Interop+Kernel32.ReadConsoleInput(IntPtr, INPUT_RECORD ByRef, Int32, Int32 ByRef) [/_/src/libraries/System.Console/src/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/Microsoft.Interop.LibraryImportGenerator/LibraryImports.g.cs @ 470] 11 PARAMETERS: 12 hConsoleInput = <no data> 13 buffer = <no data> 14 numInputRecords_UseOne = <no data> 15 numEventsRead = <no data> 16 LOCALS: 17 <no data> 18 <no data> 19 <no data> 20 <no data> 21 <no data> 22 <no data> 23 <no data> 24 25 00000087DC9CE560 00007ffd49dfaa0a System.ConsolePal.ReadKey(Boolean) [/_/src/libraries/System.Console/src/System/ConsolePal.Windows.cs @ 334] 26 PARAMETERS: 27 intercept (<CLR reg>) = 0x0000000000000000 28 LOCALS: 29 <no data> 30 <no data> 31 <no data> 32 <no data> 33 <no data> 34 <no data> 35 <no data> 36 0x00000087DC9CE5A0 = 0x00000197a6009c98 37 <no data> 38 <no data> 39 <no data> 40 <no data> 41 <no data> 42 43 00000087DC9CE620 00007ffc8f3419a4 ExampleCore_5_6.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_6\Program.cs @ 13] 44 PARAMETERS: 45 args (0x00000087DC9CE670) = 0x00000197a6008e90 46 LOCALS: 47 0x00000087DC9CE658 = 0x00000197a6009628
此时，我们看到，Run 方法的栈帧都没有了，说明内存被回收了。
3.2.7、垃圾收集模式
垃圾收集模式公有 3 种：非并发工作站、并发工作站、服务器。
服务器模式：为每个处理器创建一个堆和一个 GC 线程，垃圾收集操作都是通过处理器上专门的 GC 线程来执行的。
非并发工作站模式：在整个垃圾收集过程中会挂起所有的托管线程，只有在垃圾收集操作完成后，才会恢复进程中所有的托管线程的执行。在不需要快速相应的情况下，这种方式还好。在需要响应速度的情况下，比如：GUI程序，也就是 WinForm、WPF等就不合适了，半天没反应，客户是不答应的。
并发工作站模式：在整个垃圾收集的过程中并不会一直挂起托管线程，而是会定期醒来，并且在执行一些必要的工作后再重新休眠。这增加了程序的响应速度，但是会使垃圾收集操作略微变慢。
3.3、调试托管堆的破坏问题
A、基础知识
堆破坏 是一种违背了堆完整性的错误，它会导致程序出现奇怪的行为。想要查找问题也是十分困难，因为在托管堆被破坏后表现出的行为各不相同。我们期望的是，在出现堆破坏的问题时，程序就立刻出现崩溃，这样就尽可能的保证发生崩溃的位置与发生破坏的位置相近，就不需要通过大量的栈回溯找出最初发生破坏的位置。
虽然造成堆破坏的原因有多种，但是一个非常常见的原因就是：没有正确的管理程序中的内存。例如：释放内存后再次使用内存，悬空指针，缓冲区溢出等，都可能导致堆破坏。然而，CLR 通过高效的管理内存解决了很多问题。例如：一块内存释放后，将无法再次使用。缓冲区溢出也会被识别出来作为一个异常。想要这些起作用，必须保证代码运行在托管环境中才可以。
当我们通过互用性服务调用非托管 API 时，传递给非托管 API 的数据是不受 CLR 保护的。所以说，托管代码与非托管代码的交互是在托管环境中导致堆破坏的最主要原因之一。当然，在没有使用任何非托管代码的情况下也可能出现堆破坏的情况，但是，这样的情况极少，通常说 CLR 本身存在一个错误。
当托管堆被破坏了，我们可以使用【!VerifyHeap】命令来验证堆的完整性。该命令会遍历整个托管堆，验证每个对象，并且报告验证过程的结果。
如果还是在使用 .NET Framework 平台，那么使用 gcUnmanagedToManaged（包含 gcManagedToUnmanaged） 这个 MDA 就会很方便，但是，如果在跨平台的 NET 版本中就不可以了，切记。
B、眼见为实
调试源码：ExampleCore_5_7 和 ExampleCore_5_8（C++）
调试任务：通过 MDA 排查有关堆破坏的问题。
C++ 的项目需要说明一下，项目的属性【配置类型】是"动态库(.dll)"，输出目录：..\ExampleCore_5_7\bin\Debug\net8.0\。
在这个项目里还有一个 mda 的配置文件，ExampleCore_5_7.exe.mda.config。
想要启动 MDA，需要提前做一些准备，我在”基础知识“中，贴出了网址，如果不熟悉的大家可以自己恶补。我的操作过程是通过三步完成的，第一步，配置环境变量，第二步：配置项目的 MDA 配置文件，第三步就可以执行测试了。
第一步：在我的电脑里配置环境变量（COMPLUS_MDA=1，启动 MDA.）。
第二步：我为我的程序配置了 mda 配置文件，文件名：Example_13_1_1.exe.mda.config。配置详情如下：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?> <mdaConfig> <assistants> <gcManagedToUnmanaged/> <gcUnmanagedToManaged/> </assistants> </mdaConfig>
第三步：我没有选择调试工具，直接运行 exe，并没有看到任何错误，结果输出了（说明 MDA 在 NET 平台无效，只是针对 .NET Framework 平台）。效果如图：
我们发现程序并没有出现错误。我们通过调试器试试。
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.6】命令行工具，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_7\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_7.exe】打开调试器。
进入调试器后，我们直接【g】运行调试器，直到调试器输出如图：
按组合键【ctrl+c】进入中断模式，从输出结果中已经知道输出是有错误的，并且，我们调用了非托管的 API，所以上来第一步我们先验证一下托管堆有没有问题，执行命令【!VerifyHeap】。
1 0:003> !VerifyHeap 2 Error reading card bits 3 Error reading card bits 4 Error reading card bits 5 。。。。。。（省略了） 6 Error reading card bits 7 Error reading card bits 8 Error reading card bits 9 Error reading card bits 10 Object 0000020e00809330: missing card_table entry for 0000020E00809338 11 Last good object: 0000020E00809318. 12 Error reading card bits 13 Error reading card bits 14 Error reading card bits 15 Error reading card bits 16 Error reading card bits 17 Error reading card bits 18 Error reading card bits 19 。。。。。。（省略了） 20 Error reading card bits 21 Error reading card bits 22 Error reading card bits 23 Error reading card bits 24 Error reading card bits 25 object 0000020dfe002020: bad member 0000020E008096C8 at 0000020DFE002030 26 Last good object: 0000020DFE000028.
我们一看就知道有错误了，那么多 Error 。虽然知道有了错误，我尝试了一些方法，都没办法继续下去了。我就到此为止了，Windbg Preview 测试的还是更好点，这也是我推荐在工作中使用 Windbg Preview 做调试的原因。
2）、Windbg Preview 调试
我们编译项目，打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Launch Executable】，加载我们的项目文件：ExampleCore_5_7.exe，进入调试器后。我们直接【g】运行调试器，直到我们的控制台程序输出结果为止。
效果如图：
此时，我们回到调试器中，点击【break】按钮，中断调试器，开始调试。
我们输入【!VerifyHeap】命令，来验证一下托管堆是否有效。
1 0:002> !VerifyHeap 2 Segment Object Failure Reason 3 02543cbaec40 021428c02020 InvalidObjectReference Object 21428c02020 has a bad member at offset 10: 2142b4096c8 4 02543cbaf320 02142b409648 InvalidMethodTable Object 2142b409648 has an invalid method table 61006100610061 5 6 229 objects verified, 2 errors.
我们看到了，虽然程序没崩溃，其实我们的托管堆是有问题的。位于地址 2142b409648 处的对象的方法表是无效的。我们可以很容易验证这一点，即将这个地址上的内容通过【dp】命令显示出来。
1 0:002> dp 2142b409648 2 00000214`2b409648 00610061`00610061 00610061`00610061 3 00000214`2b409658 00610061`00610061 00610061`00610061 4 00000214`2b409668 00610061`00610061 00610061`00610061 5 00000214`2b409678 00610061`00610061 00610061`00610061 6 00000214`2b409688 00610061`00610061 00610061`00610061 7 00000214`2b409698 00610061`00610061 00610061`00610061 8 00000214`2b4096a8 00610061`00610061 00610061`00610061 9 00000214`2b4096b8 00610061`00610061 00610061`00610061 10 11 0:002> dp 00610061`00610061 12 00610061`00610061 ????????`???????? ????????`???????? 13 00610061`00610071 ????????`???????? ????????`???????? 14 00610061`00610081 ????????`???????? ????????`???????? 15 00610061`00610091 ????????`???????? ????????`???????? 16 00610061`006100a1 ????????`???????? ????????`???????? 17 00610061`006100b1 ????????`???????? ????????`???????? 18 00610061`006100c1 ????????`???????? ????????`???????? 19 00610061`006100d1 ????????`???????? ????????`????????
此时，我们就知道了堆被破坏了。
我们可以针对地址：2142b409648 使用【!listnearobj 2142b409648】命令列出该地址附近的对象，看看具体情况。
1 0:002> !listnearobj 2142b409648 2 Before: 02142b409628 30 (0x1e) System.Char[]（这个就是我们声明的 char 数组） 3 Current: 02142b409648 Unknown 4 Error Detected: Object 2142b409648 has an invalid method table 61006100610061 [verify heap] 5 Next: 02142b4096f8 40 (0x28) System.Buffers.SharedArrayPool<System.Char> 6 Expected to find next object at 2142b409648, instead found it at 2142b4096f8. 7 Heap local consistency not confirmed.
我们可以使用【!do 02142b409628】或者【!DumpObj 02142b409628】命令来确认我们说的对不对。
1 0:002> !do 02142b409628 2 Name: System.Char[] 3 MethodTable: 00007ffaf3ff9438 4 EEClass: 00007ffaf3ff93b8 5 Tracked Type: false 6 Size: 30(0x1e) bytes 7 Array: Rank 1, Number of elements 3, Type Char (Print Array) 8 Content: aaa 9 Fields: 10 None
内容是 3 个 a，以前是 a、b、c 三个元素，说明数据被修改了。我们也可以使用【dp 02142b409628】命令直接输出结果。
1 0:002> dp 02142b409628 2 00000214`2b409628 00007ffa`f3ff9438 00000000`00000003 3 00000214`2b409638 00610061`00610061 00610061`00610061 4 00000214`2b409648 00610061`00610061 00610061`00610061 5 00000214`2b409658 00610061`00610061 00610061`00610061 6 00000214`2b409668 00610061`00610061 00610061`00610061 7 00000214`2b409678 00610061`00610061 00610061`00610061 8 00000214`2b409688 00610061`00610061 00610061`00610061 9 00000214`2b409698 00610061`00610061 00610061`00610061
00007ffa`f3ff9438 是方法表，00000000`00000003 是元素的个数：3个，0061 就是 十进制 97（英文字母 a）。
我们可以针对使用【!DumpArray 02142b409628】命令输出这个数组元素，并使用【!DumpVC】命令输出每个元素值。
1 0:002> !DumpArray 02142b409628 2 Name: System.Char[] 3 MethodTable: 00007ffaf3ff9438 4 EEClass: 00007ffaf3ff93b8 5 Size: 30(0x1e) bytes 6 Array: Rank 1, Number of elements 3, Type Char 7 Element Methodtable: 00007ffaf3ebb538 8 [0] 000002142b409638（0 索引元素地址） 9 [1] 000002142b40963a（1 索引元素地址） 10 [2] 000002142b40963c（2 索引元素地址） 11 12 0:002> !DumpVC /d 00007ffaf3ebb538 000002142b409638 13 Name: System.Char 14 MethodTable: 00007ffaf3ebb538 15 EEClass: 00007ffaf3ea8360 16 Size: 24(0x18) bytes 17 File: C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\8.0.4\System.Private.CoreLib.dll 18 Fields: 19 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 20 00007ffaf3ebb538 40003b2 0 System.Char 1 instance 61 m_value 21 22 0:002> !DumpVC /d 00007ffaf3ebb538 000002142b40963a 23 Name: System.Char 24 MethodTable: 00007ffaf3ebb538 25 EEClass: 00007ffaf3ea8360 26 Size: 24(0x18) bytes 27 File: C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\8.0.4\System.Private.CoreLib.dll 28 Fields: 29 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 30 00007ffaf3ebb538 40003b2 0 System.Char 1 instance 61 m_value 31 32 0:002> !DumpVC /d 00007ffaf3ebb538 000002142b40963c 33 Name: System.Char 34 MethodTable: 00007ffaf3ebb538 35 EEClass: 00007ffaf3ea8360 36 Size: 24(0x18) bytes 37 File: C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\8.0.4\System.Private.CoreLib.dll 38 Fields: 39 MT Field Offset Type VT Attr Value Name 40 00007ffaf3ebb538 40003b2 0 System.Char 1 instance 61 m_value
我们知道了字符数组有问题，就能推断错误在哪里。
3.4、调试托管堆的碎片问题
A、基础知识
在托管堆上，当空闲内存块和被占用内存块交错存放，就会出现内存碎片的问题，我们的应用程序也会出现各种问题，通常表现为抛出 OutOfMemoryException 异常。我们如何确定有堆碎片问题呢？有一个标准可以参考，我们可以使用【空闲块总大小与托管堆总大小的比值】，如果空闲块占据了大部分堆空间，那么堆碎片可能会是一个问题。
我们还有一个问题需要关注，堆碎片发生在哪个代。在第 0 代中通常没有碎片，因为 CLR 堆管理器可以使用任何空闲的内存块来进行分配。然而，在第 1 代和第 2代中，使用空闲块唯一的方式就是将对象提升到各自的代中。由于第 1 代是临时内存段的一部分，并且只有一个临时内存段，因此，在调试堆碎片的问题时，通常需要分析第 2 代的内存空间。
当我们使用句柄“固定”一个对象的时候，过多的或者过久的“固定”是造成托管堆上出现碎片的最常见原因之一。如果需要固定对象，那么我们必须保证固定的时间较短，从而不对垃圾收集器造成太多的影响。
如果在 Windows 虚拟内存管理器管理的内存中产生了碎片，CLR 不会通过增加堆容量（增加新的内存段）来满足分配需求，我们可以使用【address】命令系统虚拟内存状态的详细信息。
有哪些工具可以监视进程中内存的使用量呢？有多种选择，最基本的方式就是使用【任务管理器】，可以按下【ctrl+shift+esc】组合键就可以打开【任务管理器】，如图：
【任务管理器】只能大略的查看内存使用情况，如果我们想知道消耗的内存是位于非托管堆上还是托管堆上？是在堆上还是在其他什么地方，【任务管理器】就不能胜任了。此时，我们就应该使用【Windows 性能监视器】，它可以用来分析系统的整个状态或者是每个进程的状态。它使用了不同的数据源，例如：性能计数器，跟踪日志以及配置信息等，但是，性能监视器是用于分析 .NET Framework 应用程序的最易用的工具，跨平台是不适合的。
以下标红的内容是针对 .NET Framework 平台的，我记录一下而已，如果想关注 .NET 8.0 此处可以略过。
如果我们想运行【性能监视器】，可以在【运行框】中输入【perfmon】命令，就可以打开【性能监视器】。效果如图：
性能监视器如图：
我们可以点击左侧的【性能监视器】，在右侧通常显示 Processor Time 计数器，如果要添加计数器，可以点击右键，选择【添加计数器(D)】菜单，打开添加计数器的菜单，按着自己需求操作就可以了。效果如图：
【添加计数器】由两部分组成，第一步部分就是【可用计数器】选项，它包含一个 计数器种类 的下拉列表，以及可用对象的实例，并且性能计数器将在这些实例上收集和现实数据。右侧面板会列出已经被添加的所有性能计数器。
我们必须清楚的知道每种性能计数器的用途，才知道如何选择，具体性能计数器的用途如图：
.NET CLR 数据（.NET CLR Data）：关于数据(例如 SOL)性能的运行时统计信息
.NET CLR 异常（.NET CLR Exceptions）：关于 CLR 异常处理的运行时统计信息，例如所抛出的异常数量
.NET CLR 互用性（.NET CLR Interop）：关于互用性服务的运行时统计，例如列集操作的次数
.NET CLR 即时编译器（.NET CLR Jit）：关于即时编译器的运行时统计，例如被即时编译器编译的方法数量
.NET CLR 加载过程（.NET CLR Loading）：关于CLR类/程序集加载器的运行时统计，例如加载器堆中的字节总数
.NET CLR 锁与线程（.NET CLR LocksAndThreads）：关于锁和线程的运行时统计，例如锁的竞争率
.NET CLR 内存（.NET CLR Memory）：关于托管堆和垃圾收集器的运行时统计，例如每一代中收集操作的次数
.NET CLR 网络（.NET CLRE Networking）：关于网络的运行时统计，例如已发送和已接收的数据报
.NET CLR 远程操作（.NET CLR Remoting）：关于远程行为的运行时统计，例如每秒钟发生的远程调用次数
.NET CLR 安全（.NET CLR Security）：关于安全性的运行时统计，例如运行时检查的总次数
B、眼见为实
B1、调试源码：ExampleCore_5_9
调试任务：如何找到堆碎片问题并且分析发生问题的原因。
1）、NTSD 调试
编译项目，打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.6】命令行工具，输入命令【NTSD E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_9\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_9.exe】打开调试器。
进入到调试器后，直接【g】运行调试器，我们的控制台程序输出“<alloc size>”字样，让我们输入分配内存的大小，我输入 50000 字节，回车。控制台继续输出“<max mem in MB>”字样，让我们输入分配内存的最大值，我输入 1000 MB（也就是 1 G MB）字节，回车。此时，我们的控制台程序输出“Press any key to GC & promo to gen1”字样。效果如图：
按组合键【ctrl+c】进入中断模式，开始我们的调试。
我们先看看托管堆上的统计情况，执行【!DumpHeap -stat】命令。
1 0:001> !DumpHeap -stat 2 Statistics: 3 MT Count TotalSize Class Name 4 00007ff8f3036dd0 1 24 System.IO.SyncTextReader 5 00007ff8f301f1c0 1 24 System.Threading.Tasks.Task+<>c 6 00007ff8f301a898 1 24 System.IO.Stream+NullStream 7 00007ff8f2fe0100 1 24 ExampleCore_5_9.Program 8 。。。。。。（省略了） 9 00007ff8f2fe2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 10 00007ff8f303c978 2 912 System.Globalization.CultureData 11 00007ff8f2fbfa88 17 976 System.String[] 12 00007ff8f2f19df8 8 3432 System.Int32[] 13 00007ff8f2e6c4d8 3 16544 System.Object[] 14 00007ff8f301f920 3 33356 System.Char[] 15 00007ff8f2f1ec08 187 39732 System.String 16 00007ff8f2fe9820 1 160024 System.Runtime.InteropServices.GCHandle[]（我们声明的句柄数组：pinnedHandles） 17 00007ff8f2fe9610 2 160048 System.Byte[][]（我们声明的字节数组：nonPinned 和 pinned） 18 0000029481a7bed0 19695 1365104 Free（这是当前的内存空闲块） 19 00007ff8f2fe9410 20003 1000484178 System.Byte[] 20 Total 39996 objects
红色标注的已经说明的很清楚了，由于我们在关注对碎片，所以主要看标注【Free】的数据。我们可以看到内存空闲块有 19695 个，所在空间的大小是 1365104 字节，也就是 1.36 MB。有了空闲内存块的大小了，我们在看看 GC 堆总的大小是多少，执行【!eeheap -gc】命令。
1 0:001> !eeheap -gc 2 Number of GC Heaps: 1 3 generation 0 starts at 0x00000294D7000028 4 generation 1 starts at 0x00000294D6000028 5 generation 2 starts at 0x000002D518170008 6 ephemeral segment allocation context: none 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0:（第 0 代） 9 000002D49767D1E0 00000294D7000028 00000294D7000028 00000294D7321000 0x0(0) 0x320fd8(3280856) 10 generation 1:（第 1 代） 11 000002D49767CF20 00000294D6000028 00000294D63F6290 00000294D6400000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 12 000002D49767CFD0 00000294D6400028 00000294D660D690 00000294D6800000 0x20d668(2152040) 0x3fffd8(4194264) 13 000002D49767D080 00000294D6800028 00000294D6BF6290 00000294D6C00000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 14 000002D49767D130 00000294D6C00028 00000294D6E0D690 00000294D6E11000 0x20d668(2152040) 0x210fd8(2166744) 15 generation 2:（第 2 代） 16 0000029481B3EA70 000002D518170008 000002D518171D38 000002D518180000 0x1d30(7472) 0xfff8(65528) 17 000002D49766F270 0000029485C00028 0000029485CE5E90 0000029485FF6000 0xe5e68(941672) 0x3f5fd8(4153304) 18 000002D49766F320 0000029486000028 0000029486178C28 00000294863F9000 0x178c00(1543168) 0x3f8fd8(4165592) 19 000002D49766F950 0000029488400028 00000294887F6290 0000029488800000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 20 000002D49766FA00 0000029488800028 0000029488A0D690 0000029488A4E000 0x20d668(2152040) 0x24dfd8(2416600) 21 。。。。。。（太多了，省略了） 22 00000294D4E11000 0x20d668(2152040) 0x210fd8(2166744) 23 000002D49767CC60 00000294D5000028 00000294D53F6290 00000294D5400000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 24 000002D49767CD10 00000294D5400028 00000294D560D690 00000294D5800000 0x20d668(2152040) 0x3fffd8(4194264) 25 000002D49767CDC0 00000294D5800028 00000294D5BF6290 00000294D5C00000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 26 000002D49767CE70 00000294D5C00028 00000294D5E0D690 00000294D5E11000 0x20d668(2152040) 0x210fd8(2166744) 27 Large object heap starts at 0x0000000000000000 28 segment begin allocated committed allocated size committed size 29 000002D49766F3D0 0000029486400028 0000029486427160 0000029486428000 0x27138(160056) 0x27fd8(163800) 30 Pinned object heap starts at 0x0000000000000000 31 000002D49766EC40 0000029483800028 0000029483804018 0000029483811000 0x3ff0(16368) 0x10fd8(69592) 32 Total Allocated Size: Size: 0x3b8bc920 (999016736) bytes. 33 Total Committed Size: Size: 0x41ba5df8 (1102732792) bytes. 34 ------------------------------ 35 GC Allocated Heap Size: Size: 0x3b8bc920 (999016736) bytes. 36 GC Committed Heap Size: Size: 0x41ba5df8 (1102732792) bytes.
我们看到 GC 堆分配了 1 GB 左右的空间，空闲块总大小是 1.36 MB，也就是堆碎片在系统的 0.1，这个比例不是很大，可以继续运行。其实，我们在使用【!eeheap -gc】命令的输出中，能看到第 2 代有很多的内存段，说明分配了很多新的内存。由于我们正在分配一块非常大的内存，因此，临时内存段会很快被填满，并开始创建新的第 2 代内存段。
我们可以使用【!DumpHeap -type Free】命令或者【!dumpheap -mt 0000029481a7bed0】命令来找出堆上所有的空闲内存块。
1 0:001> !DumpHeap -type Free 2 00000294cdd62590 0000029481a7bed0 24 Free 3 00000294cdd6e910 0000029481a7bed0 24 Free 4 00000294cdd7ac90 0000029481a7bed0 24 Free 5 00000294cdd87010 0000029481a7bed0 24 Free 6 00000294cdd93390 0000029481a7bed0 24 Free 7 00000294cdd9f710 0000029481a7bed0 24 Free 8 。。。。。。。（省略了） 9 00000294d2de8c10 0000029481a7bed0 24 Free 10 00000294d2df4f90 0000029481a7bed0 24 Free 11 00000294d2e01310 0000029481a7bed0 24 Free 12 00000294d300c390 0000029481a7bed0 24 Free 13 00000294d3018710 0000029481a7bed0 24 Free 14 00000294d3024a90 0000029481a7bed0 24 Free 15 00000294d3030e10 0000029481a7bed0 24 Free 16 00000294d303d190 0000029481a7bed0 24 Free 17 。。。。。。（省略了） 18 00000294d5a93d10 0000029481a7bed0 24 Free 19 00000294d5aa0090 0000029481a7bed0 24 Free 20 00000294d5aac410 0000029481a7bed0 24 Free 21 00000294d5ab8790 0000029481a7bed0 24 Free 22 00000294d5ac4b10 0000029481a7bed0 24 Free 23 00000294d5ad0e90 0000029481a7bed0 24 Free 24 00000294d5add210 0000029481a7bed0 24 Free 25 00000294d5ae9590 0000029481a7bed0 24 Free 26 00000294d5af5910 0000029481a7bed0 24 Free 27 。。。。。。（省略了） 28 00000294d5daba90 0000029481a7bed0 24 Free 29 00000294d5db7e10 0000029481a7bed0 24 Free 30 00000294d5dc4190 0000029481a7bed0 24 Free 31 00000294d5dd0510 0000029481a7bed0 24 Free 32 00000294d5ddc890 0000029481a7bed0 24 Free 33 00000294d5de8c10 0000029481a7bed0 24 Free 34 00000294d5df4f90 0000029481a7bed0 24 Free 35 00000294d5e01310 0000029481a7bed0 24 Free 36 0000029486400028 0000029481a7bed0 32 Free 37 38 Statistics: 39 MT Count TotalSize Class Name 40 0000029481a7bed0 19695 1365104 Free 41 Total 19695 objects 42 0:001>
另外【!dumpheap -mt】命令的结果类似。
1 0:001> !dumpheap -mt 0000029481a7bed0 2 00000294bca87990 0000029481a7bed0 24 Free 3 00000294bca93d10 0000029481a7bed0 24 Free 4 00000294bcaa0090 0000029481a7bed0 24 Free 5 00000294bcaac410 0000029481a7bed0 24 Free 6 00000294bcab8790 0000029481a7bed0 24 Free 7 00000294bcac4b10 0000029481a7bed0 24 Free 8 00000294bcad0e90 0000029481a7bed0 24 Free 9 00000294bcadd210 0000029481a7bed0 24 Free 10 00000294bcae9590 0000029481a7bed0 24 Free 11 00000294bcaf5910 0000029481a7bed0 24 Free 12 00000294bcb01c90 0000029481a7bed0 24 Free 13 。。。。。。 14 00000294c7b1a390 0000029481a7bed0 24 Free 15 00000294c7b26710 0000029481a7bed0 24 Free 16 00000294c7b32a90 0000029481a7bed0 24 Free 17 00000294c7b3ee10 0000029481a7bed0 24 Free 18 00000294c7b4b190 0000029481a7bed0 24 Free 19 00000294c7b57510 0000029481a7bed0 24 Free 20 00000294c7b63890 0000029481a7bed0 24 Free 21 00000294c7b6fc10 0000029481a7bed0 24 Free 22 00000294c7b7bf90 0000029481a7bed0 24 Free 23 00000294c7b88310 0000029481a7bed0 24 Free 24 。。。。。。 25 00000294d026f290 0000029481a7bed0 24 Free 26 00000294d027b610 0000029481a7bed0 24 Free 27 00000294d0287990 0000029481a7bed0 24 Free 28 00000294d0293d10 0000029481a7bed0 24 Free 29 00000294d02a0090 0000029481a7bed0 24 Free 30 00000294d02ac410 0000029481a7bed0 24 Free 31 00000294d02b8790 0000029481a7bed0 24 Free 32 00000294d02c4b10 0000029481a7bed0 24 Free 33 00000294d02d0e90 0000029481a7bed0 24 Free 34 00000294d02dd210 0000029481a7bed0 24 Free 35 00000294d02e9590 0000029481a7bed0 24 Free 36 。。。。。。 37 00000294d5daba90 0000029481a7bed0 24 Free 38 00000294d5db7e10 0000029481a7bed0 24 Free 39 00000294d5dc4190 0000029481a7bed0 24 Free 40 00000294d5dd0510 0000029481a7bed0 24 Free 41 00000294d5ddc890 0000029481a7bed0 24 Free 42 00000294d5de8c10 0000029481a7bed0 24 Free 43 00000294d5df4f90 0000029481a7bed0 24 Free 44 00000294d5e01310 0000029481a7bed0 24 Free 45 0000029486400028 0000029481a7bed0 32 Free 46 47 Statistics: 48 MT Count TotalSize Class Name 49 0000029481a7bed0 19695 1365104 Free 50 Total 19695 objects 51 0:001>
我们【g】继续测试，恢复程序的执行，如果提示，就按任意键继续，直到控制台程序输出“Press any key to Exit”字样为止。
效果如图：
此时，我们点击【ctrl+c】组合键进入中断模式，输入命令【!DumpHeap -stat】统计一下托管堆的情况。
1 0:001> !DumpHeap -stat 2 Statistics: 3 MT Count TotalSize Class Name 4 00007ff8f3036dd0 1 24 System.IO.SyncTextReader 5 00007ff8f301f1c0 1 24 System.Threading.Tasks.Task+<>c 6 00007ff8f301a898 1 24 System.IO.Stream+NullStream 7 00007ff8f2fe0100 1 24 ExampleCore_5_9.Program 8 00007ff8f2fbca50 1 24 System.OrdinalIgnoreCaseComparer 9 。。。。。。（省略了） 10 00007ff8f2fe2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 11 00007ff8f303c978 2 912 System.Globalization.CultureData 12 00007ff8f2fbfa88 17 976 System.String[] 13 00007ff8f2f19df8 8 3432 System.Int32[] 14 00007ff8f2e6c4d8 3 16544 System.Object[] 15 00007ff8f301f920 3 33356 System.Char[] 16 00007ff8f2f1ec08 187 39714 System.String 17 00007ff8f2fe9820 1 160024 System.Runtime.InteropServices.GCHandle[]（我们声明的句柄数组：pinnedHandles，没什么变化） 18 00007ff8f2fe9610 2 160048 System.Byte[][]（我们声明的字节数组：nonPinned 和 pinned，也没变化） 19 0000029481a7bed0 9846 492996800 Free（内存空闲块，变化了，空间增大了，以前是 1.36 MB,492 MB） 20 00007ff8f2fe9410 10004 500294202 System.Byte[] 21 Total 20148 objects
我们这次看到了内存空闲块发生了很大的变化，数量变化不大，以前是 19695，现在是 9846，数量变少了。内存空间变大了，以前是 1.36 MB，现在是 492 MB。
我们在把 GC 堆分配的内存输出出来，查看一下。执行命令【!eeheap -gc】。
1 0:001> !eeheap -gc 2 Number of GC Heaps: 1 3 generation 0 starts at 0x00000294D7C00028 4 generation 1 starts at 0x00000294D7800028 5 generation 2 starts at 0x000002D518170008 6 ephemeral segment allocation context: none 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 000002D49767D3F0 00000294D7C00028 00000294D7C00028 00000294D7C01000 0x0(0) 0xfd8(4056) 10 generation 1: 11 000002D49767D340 00000294D7800028 00000294D7800028 00000294D7801000 0x0(0) 0xfd8(4056) 12 generation 2: 13 0000029481B3EA70 000002D518170008 000002D518171D58 000002D518180000 0x1d50(7504) 0xfff8(65528) 14 000002D49766F270 0000029485C00028 0000029485C470F8 0000029485C68000 0x470d0(291024) 0x67fd8(425944) 15 000002D49766F320 0000029486000028 0000029486178C28 0000029486199000 0x178c00(1543168) 0x198fd8(1675224) 16 。。。。。。（省略了） 17 000002D49767CDC0 00000294D5800028 00000294D5BF6290 00000294D5C00000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 18 000002D49767CE70 00000294D5C00028 00000294D5E01310 00000294D5E11000 0x2012e8(2101992) 0x210fd8(2166744) 19 000002D49767CF20 00000294D6000028 00000294D63F6290 00000294D6400000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 20 000002D49767CFD0 00000294D6400028 00000294D6601310 00000294D662E000 0x2012e8(2101992) 0x22dfd8(2285528) 21 000002D49767D080 00000294D6800028 00000294D6BF6290 00000294D6C00000 0x3f6268(4153960) 0x3fffd8(4194264) 22 000002D49767D130 00000294D6C00028 00000294D6E01310 00000294D6E11000 0x2012e8(2101992) 0x210fd8(2166744) 23 000002D49767D1E0 00000294D7000028 00000294D731A390 00000294D7321000 0x31a368(3253096) 0x320fd8(3280856) 24 Large object heap starts at 0x0000000000000000 25 segment begin allocated committed allocated size committed size 26 000002D49766F3D0 0000029486400028 0000029486427160 0000029486428000 0x27138(160056) 0x27fd8(163800) 27 Pinned object heap starts at 0x0000000000000000 28 000002D49766EC40 0000029483800028 0000029483804018 0000029483811000 0x3ff0(16368) 0x10fd8(69592) 29 Total Allocated Size: Size: 0x3b3ad610 (993711632) bytes. 30 Total Committed Size: Size: 0x3d259da8 (1025875368) bytes. 31 ------------------------------ 32 GC Allocated Heap Size: Size: 0x3b3ad610 (993711632) bytes. 33 GC Committed Heap Size: Size: 0x3d259da8 (1025875368) bytes.
GC 堆的大小是 1 GB 左右，空闲内存块占据将近 500 MB 大小，说明现在堆的碎片率是 50%了，可以使用【!DumpHeap】命令确认这一点。
0:001> !DumpHeap
1 00000294b3987028 00007ff8f2fe9410 50024 2 00000294b3993390 0000029481a7bed0 50072 Free 3 00000294b399f728 00007ff8f2fe9410 50024 4 00000294b39aba90 0000029481a7bed0 50072 Free 5 00000294b39b7e28 00007ff8f2fe9410 50024 6 00000294b39c4190 0000029481a7bed0 50072 Free 7 00000294b39d0528 00007ff8f2fe9410 50024 8 00000294b39dc890 0000029481a7bed0 50072 Free 9 00000294b39e8c28 00007ff8f2fe9410 50024 10 00000294b39f4f90 0000029481a7bed0 50072 Free 11 00000294b3a01328 00007ff8f2fe9410 50024 12 00000294b3a0d690 0000029481a7bed0 50072 Free 13 00000294b3a19a28 00007ff8f2fe9410 50024 14 00000294b3a25d90 0000029481a7bed0 50072 Free 15 00000294b3a32128 00007ff8f2fe9410 50024 16 00000294b3a3e490 0000029481a7bed0 50072 Free 17 00000294b3a4a828 00007ff8f2fe9410 50024 18 00000294b3a56b90 0000029481a7bed0 50072 Free 19 00000294b3a62f28 00007ff8f2fe9410 50024 20 00000294b3a6f290 0000029481a7bed0 50072 Free 21 00000294b3a7b628 00007ff8f2fe9410 50024 22 00000294b3a87990 0000029481a7bed0 50072 Free 23 00000294b3a93d28 00007ff8f2fe9410 50024 24 00000294b3aa0090 0000029481a7bed0 50072 Free 25 00000294b3aac428 00007ff8f2fe9410 50024 26 00000294b3ab8790 0000029481a7bed0 50072 Free 27 00000294b3ac4b28 00007ff8f2fe9410 50024 28 00000294b3ad0e90 0000029481a7bed0 50072 Free 29 00000294b3add228 00007ff8f2fe9410 50024 30 00000294b3ae9590 0000029481a7bed0 50072 Free 31 00000294b3af5928 00007ff8f2fe9410 50024 32 00000294b3b01c90 0000029481a7bed0 50072 Free 33 00000294b3b0e028 00007ff8f2fe9410 50024 34 00000294b3b1a390 0000029481a7bed0 50072 Free 35 00000294b3b26728 00007ff8f2fe9410 50024 36 00000294b3b32a90 0000029481a7bed0 50072 Free 37 00000294b3b3ee28 00007ff8f2fe9410 50024 38 00000294b3b4b190 0000029481a7bed0 50072 Free 39 00000294b3b57528 00007ff8f2fe9410 50024 40 00000294b3b63890 0000029481a7bed0 50072 Free 41 00000294b3b6fc28 00007ff8f2fe9410 50024 42 。。。。。。（省略了） 43 00000294c5100990 0000029481a7bed0 50072 Free 44 00000294c510cd28 00007ff8f2fe9410 50024 45 00000294c5119090 0000029481a7bed0 50072 Free 46 00000294c5125428 00007ff8f2fe9410 50024 47 00000294c5131790 0000029481a7bed0 50072 Free 48 00000294c513db28 00007ff8f2fe9410 50024 49 00000294c5149e90 0000029481a7bed0 50072 Free 50 00000294c5156228 00007ff8f2fe9410 50024 51 00000294c5162590 0000029481a7bed0 50072 Free 52 00000294c516e928 00007ff8f2fe9410 50024 53 00000294c517ac90 0000029481a7bed0 50072 Free 54 00000294c5187028 00007ff8f2fe9410 50024 55 00000294c5193390 0000029481a7bed0 50072 Free 56 00000294c519f728 00007ff8f2fe9410 50024 57 00000294c51aba90 0000029481a7bed0 50072 Free 58 00000294c51b7e28 00007ff8f2fe9410 50024 59 00000294c51c4190 0000029481a7bed0 50072 Free 60 00000294c51d0528 00007ff8f2fe9410 50024 61 00000294c51dc890 0000029481a7bed0 50072 Free 62 00000294c51e8c28 00007ff8f2fe9410 50024 63 00000294c51f4f90 0000029481a7bed0 50072 Free 64 00000294c5201328 00007ff8f2fe9410 50024 65 00000294c520d690 0000029481a7bed0 50072 Free 66 00000294c5219a28 00007ff8f2fe9410 50024 67 00000294c5225d90 0000029481a7bed0 50072 Free 68 00000294c5232128 00007ff8f2fe9410 50024 69 00000294c523e490 0000029481a7bed0 50072 Free 70 00000294c524a828 00007ff8f2fe9410 50024 71 。。。。。。（省略了） 72 00000294d7256b90 0000029481a7bed0 50072 Free 73 00000294d7262f28 00007ff8f2fe9410 50024 74 00000294d726f290 0000029481a7bed0 50072 Free 75 00000294d727b628 00007ff8f2fe9410 50024 76 00000294d7287990 0000029481a7bed0 50072 Free 77 00000294d7293d28 00007ff8f2fe9410 50024 78 00000294d72a0090 0000029481a7bed0 50072 Free 79 00000294d72ac428 00007ff8f2fe9410 50024 80 00000294d72b8790 0000029481a7bed0 50072 Free 81 00000294d72c4b28 00007ff8f2fe9410 50024 82 00000294d72d0e90 0000029481a7bed0 50072 Free 83 00000294d72dd228 00007ff8f2fe9410 50024 84 00000294d72e9590 0000029481a7bed0 50072 Free 85 00000294d72f5928 00007ff8f2fe9410 50024 86 00000294d7301c90 0000029481a7bed0 50072 Free 87 00000294d730e028 00007ff8f2fe9410 50024 88 0000029486400028 0000029481a7bed0 32 Free 89 0000029486400048 00007ff8f2fe9820 160024 90 0000029483800028 00007ff8f2e6c4d8 8184 91 0000029483802020 00007ff8f2e6c4d8 8184 92 93 Statistics: 94 MT Count TotalSize Class Name 95 00007ff8f3036dd0 1 24 System.IO.SyncTextReader 96 00007ff8f301f1c0 1 24 System.Threading.Tasks.Task+<>c 97 00007ff8f301a898 1 24 System.IO.Stream+NullStream 98 00007ff8f2fe0100 1 24 ExampleCore_5_9.Program 99 。。。。。。（省略了） 100 00007ff8f303c978 2 912 System.Globalization.CultureData 101 00007ff8f2fbfa88 17 976 System.String[] 102 00007ff8f2f19df8 8 3432 System.Int32[] 103 00007ff8f2e6c4d8 3 16544 System.Object[] 104 00007ff8f301f920 3 33356 System.Char[] 105 00007ff8f2f1ec08 187 39714 System.String 106 00007ff8f2fe9820 1 160024 System.Runtime.InteropServices.GCHandle[] 107 00007ff8f2fe9610 2 160048 System.Byte[][] 108 0000029481a7bed0 9846 492996800 Free 109 00007ff8f2fe9410 10004 500294202 System.Byte[] 110 Total 20148 objects 111 0:001>
我们主要关注标红的，它们是交错分布的，一个空闲对象，一个有对象，出现这种情况，一般来说，就是对象被固定了，不能移动，GC 无法执行紧缩和合并操作，我们可以使用【!GCHandles】命令，查看一下句柄的使用情况。
1 0:001> !GCHandles 2 000002948196C050 Pinned 00000294B3DF4FA8 50024 System.Byte[] 3 000002948196C058 Pinned 00000294B3DDC8A8 50024 System.Byte[] 4 000002948196C060 Pinned 00000294B3DC41A8 50024 System.Byte[] 5 000002948196C068 Pinned 00000294B3DABAA8 50024 System.Byte[] 6 。。。。。。（省略了） 7 000002948196FC00 Pinned 00000294C33B9128 50024 System.Byte[] 8 000002948196FC08 Pinned 00000294C33A0A28 50024 System.Byte[] 9 000002948196FC10 Pinned 00000294C3388328 50024 System.Byte[] 10 000002948196FC18 Pinned 00000294C336FC28 50024 System.Byte[] 11 000002948196FC20 Pinned 00000294C3357528 50024 System.Byte[] 12 000002948196FC28 Pinned 00000294C333EE28 50024 System.Byte[] 13 000002948196FC30 Pinned 00000294C3326728 50024 System.Byte[] 14 。。。。。。（省略了） 15 0000029481A23B18 Pinned 00000294CEA93D28 50024 System.Byte[] 16 0000029481A23B20 Pinned 00000294CEA7B628 50024 System.Byte[] 17 0000029481A23B28 Pinned 00000294CEA62F28 50024 System.Byte[] 18 0000029481A23B30 Pinned 00000294CEA4A828 50024 System.Byte[] 19 0000029481A23B38 Pinned 00000294CEA32128 50024 System.Byte[] 20 0000029481A23B40 Pinned 00000294CEA19A28 50024 System.Byte[] 21 0000029481A23B48 Pinned 00000294CEA01328 50024 System.Byte[] 22 。。。。。。（省略了） 23 0000029481A25D90 Pinned 00000294D72C4B28 50024 System.Byte[] 24 0000029481A25D98 Pinned 00000294D72AC428 50024 System.Byte[] 25 0000029481A25DA0 Pinned 00000294D7293D28 50024 System.Byte[] 26 0000029481A25DA8 Pinned 00000294D727B628 50024 System.Byte[] 27 0000029481A25DB0 Pinned 00000294D7262F28 50024 System.Byte[] 28 0000029481A25DB8 Pinned 00000294D724A828 50024 System.Byte[] 29 0000029481A25DC0 Pinned 00000294D7232128 50024 System.Byte[] 30 0000029481A25DC8 Pinned 00000294D7219A28 50024 System.Byte[] 31 0000029481A25DD0 Pinned 00000294D7201328 50024 System.Byte[] 32 0000029481A25DD8 Pinned 00000294D71E8C28 50024 System.Byte[] 33 0000029481A25DE0 Pinned 00000294D71D0528 50024 System.Byte[] 34 0000029481A25DE8 Pinned 00000294D71B7E28 50024 System.Byte[] 35 0000029481A25DF0 Pinned 00000294D719F728 50024 System.Byte[] 36 0000029481A25DF8 Pinned 00000294D7187028 50024 System.Byte[] 37 38 Statistics: 39 MT Count TotalSize Class Name 40 00007ff8f2e65fa8 1 24 System.Object 41 00007ff8f2f19df8 1 96 System.Int32[] 42 00007ff8f2fe37b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 43 00007ff8f2fb0c90 1 128 System.ExecutionEngineException 44 00007ff8f2fb0b90 1 128 System.StackOverflowException 45 00007ff8f2fb0a90 1 128 System.OutOfMemoryException 46 00007ff8f2fe3a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 47 00007ff8f2fe85d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 48 00007ff8f2fe2b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 49 00007ff8f2fe2208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 50 00007ff8f2e6c4d8 3 16544 System.Object[] 51 00007ff8f2fe9410 10000 500240000 System.Byte[]（这里说明了有 10000 个 Pinned 句柄固定住了字节数组） 52 Total 10018 objects 53 54 Handles: 55 Strong Handles: 11 56 Pinned Handles: 10001 57 Weak Short Handles: 6 58 0:001>
我们主要关注红色部分，其实我省略了很多。我们看到 Pinned 类型的句柄有 10001 个。上面的内容我注释的很清楚，就不过多的解释了。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Launch executable】，加载我们的项目文件：ExampleCore_5_9.exe，进入到调试器。
进入到调试器后，直接【g】运行调试器，我们的控制台程序输出“<alloc size>”字样，让我们输入分配内存的大小，我输入 50000 字节，回车。控制台继续输出“<max mem in MB>”字样，让我们输入分配内存的最大值，我输入 1000 MB（也就是 1 G MB）字节，回车。此时，我们的控制台程序输出“Press any key to GC & promo to gen1”字样。效果如图：
此时，我们回到调试器，点击【Break】按钮进入中断模式，开始我们的调试之旅。
我们先看看托管堆上的统计情况，执行【!DumpHeap -stat】命令。
1 0:001> !DumpHeap -stat 2 Statistics: 3 MT Count TotalSize Class Name 4 7fff35d3ad28 1 24 System.Collections.Generic.GenericEqualityComparer<System.String> 5 7fff35d3c7d0 1 24 System.OrdinalCaseSensitiveComparer 6 7fff35d3c108 1 24 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalIgnoreCaseComparer 。。。。。。（省略了）53 7fff35d62b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 54 7fff35d38ef8 1 288 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Object>+Entry[] 55 7fff35dbaa30 1 312 System.Globalization.NumberFormatInfo 56 7fff35d62208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 57 7fff35dbc978 2 912 System.Globalization.CultureData 58 7fff35d3fa88 17 976 System.String[] 59 7fff35c99df8 8 3,432 System.Int32[] 60 7fff35bec4d8 3 16,544 System.Object[] 61 7fff35d9f920 3 33,356 System.Char[] 62 7fff35c9ec08 187 39,732 System.String 63 7fff35d69820 1 160,024 System.Runtime.InteropServices.GCHandle[]（我们声明的句柄变量数组：pinnedHandles） 64 7fff35d69610 2 160,048 System.Byte[][]（我们声明的字节数组：nonPinned 和 pinned） 65 01e7e9acc5b0 19,695 1,365,104 Free 66 7fff35d69410 20,003 1,000,484,178 System.Byte[] 67 Total 39,996 objects, 1,002,269,364 bytes
由于我们在调试堆碎片的问题，所以要特别关注标注为【Free】的数据，我们看到了共有 19695 个空闲内存块，占用总大小为 1365104 字节，也就是 1.36 MB。
接下来，我们看看堆碎片在哪个代上，使用【!eeheap -gc】命令。
1 0:001> !eeheap -gc 2 3 ======================================== 4 Number of GC Heaps: 1 5 ---------------------------------------- 6 Small object heap 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 0227ff4ad1e0 01e83f000028 01e83f31c3c8 01e83f321000 0x31c3a0 (3261344) 0x321000 (3280896) 10 generation 1: 11 0227ff4acf20 01e83e000028 01e83e3f6290 01e83e400000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 12 0227ff4acfd0 01e83e400028 01e83e60d690 01e83e800000 0x20d668 (2152040) 0x400000 (4194304) 13 0227ff4ad080 01e83e800028 01e83ebf6290 01e83ec00000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 14 0227ff4ad130 01e83ec00028 01e83ee0d690 01e83ee11000 0x20d668 (2152040) 0x211000 (2166784) 15 generation 2: 16 0227ff49f1c0 01e7ed800028 01e7edbf6290 01e7edc00000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 17 0227ff49f270 01e7edc00028 01e7edce5e90 01e7edff6000 0xe5e68 (941672) 0x3f6000 (4153344) 18 0227ff49f320 01e7ee000028 01e7ee178c28 01e7ee3f9000 0x178c00 (1543168) 0x3f9000 (4165632) 19 。。。。。。（省略了） 20 。。。。。。（省略了） 21 。。。。。。（省略了） 22 0227ff4aca50 01e83c400028 01e83c60d690 01e83c800000 0x20d668 (2152040) 0x400000 (4194304) 23 0227ff4acb00 01e83c800028 01e83cbf6290 01e83cc00000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 24 0227ff4acbb0 01e83cc00028 01e83ce0d690 01e83ce11000 0x20d668 (2152040) 0x211000 (2166784) 25 0227ff4acc60 01e83d000028 01e83d3f6290 01e83d400000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 26 0227ff4acd10 01e83d400028 01e83d60d690 01e83d800000 0x20d668 (2152040) 0x400000 (4194304) 27 0227ff4acdc0 01e83d800028 01e83dbf6290 01e83dc00000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 28 0227ff4ace70 01e83dc00028 01e83de0d690 01e83de11000 0x20d668 (2152040) 0x211000 (2166784) 29 NonGC heap 30 segment begin allocated committed allocated size committed size 31 01e7e9aa4100 02287ffa0008 02287ffa1d38 02287ffb0000 0x1d30 (7472) 0x10000 (65536) 32 Large object heap 33 segment begin allocated committed allocated size committed size 34 0227ff49f3d0 01e7ee400028 01e7ee427160 01e7ee428000 0x27138 (160056) 0x28000 (163840) 35 Pinned object heap 36 segment begin allocated committed allocated size committed size 37 0227ff49ec40 01e7eb800028 01e7eb804018 01e7eb811000 0x3ff0 (16368) 0x11000 (69632) 38 ------------------------------ 39 GC Allocated Heap Size: Size: 0x3bbd8cc0 (1002278080) bytes. 40 GC Committed Heap Size: Size: 0x41bba000 (1102815232) bytes.
红色标注的指出，GC 堆的总大小刚好在 1G 左右。从输出我们注意到，有一个非常大的内存段列表。由于我们正在分配一块非常大的内存，因此，临时内存段会很快被填满，并开始创建新的第 2 代内存段。
我们可以使用【!DumpHeap -type Free】命令或者【!dumpheap -mt 1e7e9acc5b0】命令来找出堆上所有的空闲内存块。
1 0:001> !DumpHeap -type Free 2 Address MT Size 3 01e7ed80c390 01e7e9acc5b0 24 Free 4 01e7ed818710 01e7e9acc5b0 24 Free 5 01e7ed824a90 01e7e9acc5b0 24 Free 6 01e7ed830e10 01e7e9acc5b0 24 Free 7 01e7ed83d190 01e7e9acc5b0 24 Free 8 01e7ed849510 01e7e9acc5b0 24 Free 9 。。。。。。（省略了） 10 01e83f2f5910 01e7e9acc5b0 24 Free 11 01e83f301c90 01e7e9acc5b0 24 Free 12 01e83f30e010 01e7e9acc5b0 24 Free 13 01e83f31a390 01e7e9acc5b0 24 Free 14 15 Statistics: 16 MT Count TotalSize Class Name 17 01e7e9acc5b0 19,695 1,365,104 Free 18 Total 19,695 objects, 1,365,104 bytes
两个命令输出差不多，
1 0:001> !dumpheap -mt 1e7e9acc5b0 2 Address MT Size 3 01e7ed80c390 01e7e9acc5b0 24 Free 4 01e7ed818710 01e7e9acc5b0 24 Free 5 01e7ed824a90 01e7e9acc5b0 24 Free 6 01e7ed830e10 01e7e9acc5b0 24 Free 7 01e7ed83d190 01e7e9acc5b0 24 Free 8 。。。。。。（省略了） 9 01e83f2f5910 01e7e9acc5b0 24 Free 10 01e83f301c90 01e7e9acc5b0 24 Free 11 01e83f30e010 01e7e9acc5b0 24 Free 12 01e83f31a390 01e7e9acc5b0 24 Free 13 14 Statistics: 15 MT Count TotalSize Class Name 16 01e7e9acc5b0 19,695 1,365,104 Free 17 Total 19,695 objects, 1,365,104 bytes
我们可以拿这些 Free 块的地址和第 2 代中的起始地址比较，就知道，这些空闲对象大部分都在第 2 代中。在堆中总共的空闲块大小为 1365104 字节，也就是 1.36 MB，共 19695 个，而堆的大小为 1 GB，因此，现在堆碎片占据的比例还是比较小的，不用担心碎片问题。
我们【g】继续测试，恢复程序的执行，如果提示，就按任意键继续，直到控制台程序输出“Press any key to Exit”字样为止。
效果如图：
此时，我们点击【Break】按钮进入中断模式，输入命令【!DumpHeap -stat】统计一下托管堆的情况。
1 0:001> !DumpHeap -stat 2 Statistics: 3 MT Count TotalSize Class Name 4 7fff35d3ad28 1 24 System.Collections.Generic.GenericEqualityComparer<System.String> 5 7fff35d3c7d0 1 24 System.OrdinalCaseSensitiveComparer 6 7fff35d3c108 1 24 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalIgnoreCaseComparer 7 7fff35d3ca50 1 24 System.OrdinalIgnoreCaseComparer 8 7fff35d60100 1 24 ExampleCore_5_9.Program 9 7fff35d9a898 1 24 System.IO.Stream+NullStream 10 7fff35d9f1c0 1 24 System.Threading.Tasks.Task+<>c 11 7fff35db6dd0 1 24 System.IO.SyncTextReader 12 7fff35dbcb00 1 26 System.Globalization.CalendarId[] 13 7fff35d63038 1 32 System.Diagnostics.Tracing.ActivityTracker 14 7fff35d66300 1 32 System.Collections.Generic.List<System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource>> 15 7fff35d61818 1 32 System.Guid 16 7fff35d671e0 1 40 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource>[] 17 7fff35d9de68 1 40 System.Threading.Tasks.TaskFactory 18 7fff35d9f5e0 1 40 System.IO.TextWriter+NullTextWriter 19 7fff35d6eea0 1 40 Interop+INPUT_RECORD 20 7fff35d3bfc8 2 48 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalComparer 21 7fff35d62338 2 48 System.Diagnostics.Tracing.TraceLoggingEventHandleTable 22 7fff35d656f8 2 48 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource> 23 7fff35d91428 1 48 System.Reflection.RuntimeAssembly 24 7fff35d93040 1 48 System.Text.UTF8Encoding+UTF8EncodingSealed 25 7fff35d93658 2 48 System.Text.EncoderReplacementFallback 26 7fff35d933d0 2 48 System.Text.DecoderReplacementFallback 27 7fff35db20f8 1 48 System.Text.OSEncoder 28 7fff35db4278 1 48 System.IO.TextWriter+SyncTextWriter 29 7fff35d9ad40 1 56 System.Text.ConsoleEncoding 30 7fff35db6b50 1 56 System.Text.DecoderDBCS 31 7fff35d9cfd0 1 64 System.Threading.ContextCallback 32 7fff35d9edb8 1 72 System.Threading.Tasks.Task<System.Threading.Tasks.VoidTaskResult> 33 7fff35dbd750 1 80 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Globalization.CultureData> 34 7fff35d347c8 1 80 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Object> 35 7fff35bea318 2 80 System.RuntimeType 36 7fff35d63d00 4 96 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventProvider> 37 7fff35d94378 2 96 System.ConsolePal+WindowsConsoleStream 38 7fff35db4e08 1 96 System.IO.StreamReader 39 7fff35dbf910 1 96 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Globalization.CultureData>+Entry[] 40 7fff35d9a3c8 1 104 System.IO.StreamWriter 41 7fff35be5fa8 5 120 System.Object 42 7fff35d30a90 1 128 System.OutOfMemoryException 43 7fff35d30b90 1 128 System.StackOverflowException 44 7fff35d30c90 1 128 System.ExecutionEngineException 45 7fff35d637b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 46 7fff35d91dd8 2 128 System.Text.OSEncoding 47 7fff35dbd370 1 160 System.Globalization.CalendarData 48 7fff35d63a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 49 7fff35d685d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 50 7fff35d62410 2 208 System.IntPtr[] 51 7fff35dbd3f0 1 208 System.Globalization.CalendarData[] 52 7fff35dbb3a8 2 224 System.Globalization.CultureInfo 53 7fff35d62b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 54 7fff35d38ef8 1 288 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Object>+Entry[] 55 7fff35dbaa30 1 312 System.Globalization.NumberFormatInfo 56 7fff35d62208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 57 7fff35dbc978 2 912 System.Globalization.CultureData 58 7fff35d3fa88 17 976 System.String[] 59 7fff35c99df8 8 3,432 System.Int32[] 60 7fff35bec4d8 3 16,544 System.Object[] 61 7fff35d9f920 3 33,356 System.Char[] 62 7fff35c9ec08 187 39,714 System.String 63 7fff35d69820 1 160,024 System.Runtime.InteropServices.GCHandle[]（这是我们声明的句柄数组：pinnedHandles） 64 7fff35d69610 2 160,048 System.Byte[][]（这是我们声明的字节数组：nonPinned 和 pinned） 65 01e7e9acc5b0 9,846 492,996,800 Free 66 7fff35d69410 10,004 500,294,202 System.Byte[] 67 Total 20,148 objects, 993,711,066 bytes
此时，我们再看看【Free】块，现在数量有 9846，总大小四号 492996800 字节，也就是 492 MB，我们再使用【!eeheap -gc】找到 托管堆的大小。
1 0:001> !eeheap -gc 2 3 ======================================== 4 Number of GC Heaps: 1 5 ---------------------------------------- 6 Small object heap 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 0227ff4ad3f0 01e83fc00028 01e83fc00028 01e83fc01000 0x1000 (4096) 10 generation 1: 11 0227ff4ad340 01e83f800028 01e83f800028 01e83f801000 0x1000 (4096) 12 generation 2: 13 0227ff49f1c0 01e7ed800028 01e7edbf6290 01e7edc00000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 14 0227ff49f270 01e7edc00028 01e7edc470f8 01e7edc68000 0x470d0 (291024) 0x68000 (425984) 15 0227ff49f320 01e7ee000028 01e7ee178c28 01e7ee199000 0x178c00 (1543168) 0x199000 (1675264) 16 。。。。。。（省略了） 17 0227ff4ad080 01e83e800028 01e83ebf6290 01e83ec00000 0x3f6268 (4153960) 0x400000 (4194304) 18 0227ff4ad130 01e83ec00028 01e83ee01310 01e83ee11000 0x2012e8 (2101992) 0x211000 (2166784) 19 0227ff4ad1e0 01e83f000028 01e83f31a390 01e83f321000 0x31a368 (3253096) 0x321000 (3280896) 20 NonGC heap 21 segment begin allocated committed allocated size committed size 22 01e7e9aa4100 02287ffa0008 02287ffa1d58 02287ffb0000 0x1d50 (7504) 0x10000 (65536) 23 Large object heap 24 segment begin allocated committed allocated size committed size 25 0227ff49f3d0 01e7ee400028 01e7ee427160 01e7ee428000 0x27138 (160056) 0x28000 (163840) 26 Pinned object heap 27 segment begin allocated committed allocated size committed size 28 0227ff49ec40 01e7eb800028 01e7eb804018 01e7eb811000 0x3ff0 (16368) 0x11000 (69632) 29 ------------------------------ 30 GC Allocated Heap Size: Size: 0x3b3ad610 (993711632) bytes. 31 GC Committed Heap Size: Size: 0x3d26e000 (1025957888) bytes.
我们看到 GC 堆总大小是 993 MB，空闲块总大小是 也就是 492 MB，可以认为堆中 50% 的碎片。可以使用【!DumpHeap】命令确认这一点。
1 0:001> !DumpHeap 2 Address MT Size 3 01e7eb800028 7fff35bec4d8 8,184 4 01e7eb802020 7fff35bec4d8 8,184 5 01e7ed800028 7fff35d69410 50,024 6 01e7ed80c390 01e7e9acc5b0 50,072 Free 7 01e7ed818728 7fff35d69410 50,024 8 01e7ed824a90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 9 01e7ed830e28 7fff35d69410 50,024 10 01e7ed83d190 01e7e9acc5b0 50,072 Free 11 01e7ed849528 7fff35d69410 50,024 12 01e7ed855890 01e7e9acc5b0 50,072 Free 13 01e7ed861c28 7fff35d69410 50,024 14 01e7ed86df90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 15 01e7ed87a328 7fff35d69410 50,024 16 01e7ed886690 01e7e9acc5b0 50,072 Free 17 01e7ed892a28 7fff35d69410 50,024 18 。。。。。。（省略了） 19 01e83edd0510 01e7e9acc5b0 50,072 Free 20 01e83eddc8a8 7fff35d69410 50,024 21 01e83ede8c10 01e7e9acc5b0 50,072 Free 22 01e83edf4fa8 7fff35d69410 50,024 23 01e83f000028 7fff35d69410 50,024 24 01e83f00c390 01e7e9acc5b0 50,072 Free 25 01e83f018728 7fff35d69410 50,024 26 01e83f024a90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 27 01e83f030e28 7fff35d69410 50,024 28 01e83f03d190 01e7e9acc5b0 50,072 Free 29 01e83f049528 7fff35d69410 50,024 30 01e83f055890 01e7e9acc5b0 50,072 Free 31 01e83f061c28 7fff35d69410 50,024 32 01e83f06df90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 33 01e83f07a328 7fff35d69410 50,024 34 01e83f086690 01e7e9acc5b0 50,072 Free 35 01e83f092a28 7fff35d69410 50,024 36 01e83f09ed90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 37 01e83f0ab128 7fff35d69410 50,024 38 01e83f0b7490 01e7e9acc5b0 50,072 Free 39 01e83f0c3828 7fff35d69410 50,024 40 01e83f0cfb90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 41 01e83f0dbf28 7fff35d69410 50,024 42 01e83f0e8290 01e7e9acc5b0 50,072 Free 43 01e83f0f4628 7fff35d69410 50,024 44 01e83f100990 01e7e9acc5b0 50,072 Free 45 01e83f10cd28 7fff35d69410 50,024 46 01e83f119090 01e7e9acc5b0 50,072 Free 47 01e83f125428 7fff35d69410 50,024 48 01e83f131790 01e7e9acc5b0 50,072 Free 49 01e83f13db28 7fff35d69410 50,024 50 01e83f149e90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 51 01e83f156228 7fff35d69410 50,024 52 01e83f162590 01e7e9acc5b0 50,072 Free 53 01e83f16e928 7fff35d69410 50,024 54 01e83f17ac90 01e7e9acc5b0 50,072 Free 55 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1 24 System.IO.Stream+NullStream 253 7fff35d9f1c0 1 24 System.Threading.Tasks.Task+<>c 254 7fff35db6dd0 1 24 System.IO.SyncTextReader 255 7fff35dbcb00 1 26 System.Globalization.CalendarId[] 256 7fff35d63038 1 32 System.Diagnostics.Tracing.ActivityTracker 257 7fff35d66300 1 32 System.Collections.Generic.List<System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource>> 258 7fff35d61818 1 32 System.Guid 259 7fff35d671e0 1 40 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource>[] 260 7fff35d9de68 1 40 System.Threading.Tasks.TaskFactory 261 7fff35d9f5e0 1 40 System.IO.TextWriter+NullTextWriter 262 7fff35d6eea0 1 40 Interop+INPUT_RECORD 263 7fff35d3bfc8 2 48 System.Collections.Generic.NonRandomizedStringEqualityComparer+OrdinalComparer 264 7fff35d62338 2 48 System.Diagnostics.Tracing.TraceLoggingEventHandleTable 265 7fff35d656f8 2 48 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventSource> 266 7fff35d91428 1 48 System.Reflection.RuntimeAssembly 267 7fff35d93040 1 48 System.Text.UTF8Encoding+UTF8EncodingSealed 268 7fff35d93658 2 48 System.Text.EncoderReplacementFallback 269 7fff35d933d0 2 48 System.Text.DecoderReplacementFallback 270 7fff35db20f8 1 48 System.Text.OSEncoder 271 7fff35db4278 1 48 System.IO.TextWriter+SyncTextWriter 272 7fff35d9ad40 1 56 System.Text.ConsoleEncoding 273 7fff35db6b50 1 56 System.Text.DecoderDBCS 274 7fff35d9cfd0 1 64 System.Threading.ContextCallback 275 7fff35d9edb8 1 72 System.Threading.Tasks.Task<System.Threading.Tasks.VoidTaskResult> 276 7fff35dbd750 1 80 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Globalization.CultureData> 277 7fff35d347c8 1 80 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Object> 278 7fff35bea318 2 80 System.RuntimeType 279 7fff35d63d00 4 96 System.WeakReference<System.Diagnostics.Tracing.EventProvider> 280 7fff35d94378 2 96 System.ConsolePal+WindowsConsoleStream 281 7fff35db4e08 1 96 System.IO.StreamReader 282 7fff35dbf910 1 96 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Globalization.CultureData>+Entry[] 283 7fff35d9a3c8 1 104 System.IO.StreamWriter 284 7fff35be5fa8 5 120 System.Object 285 7fff35d30a90 1 128 System.OutOfMemoryException 286 7fff35d30b90 1 128 System.StackOverflowException 287 7fff35d30c90 1 128 System.ExecutionEngineException 288 7fff35d637b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 289 7fff35d91dd8 2 128 System.Text.OSEncoding 290 7fff35dbd370 1 160 System.Globalization.CalendarData 291 7fff35d63a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 292 7fff35d685d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 293 7fff35d62410 2 208 System.IntPtr[] 294 7fff35dbd3f0 1 208 System.Globalization.CalendarData[] 295 7fff35dbb3a8 2 224 System.Globalization.CultureInfo 296 7fff35d62b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 297 7fff35d38ef8 1 288 System.Collections.Generic.Dictionary<System.String, System.Object>+Entry[] 298 7fff35dbaa30 1 312 System.Globalization.NumberFormatInfo 299 7fff35d62208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 300 7fff35dbc978 2 912 System.Globalization.CultureData 301 7fff35d3fa88 17 976 System.String[] 302 7fff35c99df8 8 3,432 System.Int32[] 303 7fff35bec4d8 3 16,544 System.Object[] 304 7fff35d9f920 3 33,356 System.Char[] 305 7fff35c9ec08 187 39,714 System.String 306 7fff35d69820 1 160,024 System.Runtime.InteropServices.GCHandle[] 307 7fff35d69610 2 160,048 System.Byte[][] 308 01e7e9acc5b0 9,846 492,996,800 Free 309 7fff35d69410 10,004 500,294,202 System.Byte[] 310 Total 20,148 objects, 993,711,066 bytes
红色标注的可以很清楚的看到，分配一个对象，空闲一个对象，交替出现。我们知道GC执行垃圾收集的时候会紧缩和合并，但是这里并没有执行紧缩和合并的操作，原因之一就是在堆上存在一些被固定住（不能移动的）的对象。
为了确定是否是有些对象被固定了，我们可以使用【!GCHandles】命令来看看进程中是否包含了“Pinned”类型的句柄。
1 0:001> !GCHandles 2 Handle Type Object Size Data Type 3 000001E7E99D11B8 WeakShort 000001e7edc08f50 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 4 000001E7E99D11C0 WeakShort 000001e7edc09310 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 5 000001E7E99D11C8 WeakShort 000001e7edc094f8 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 6 000001E7E99D11D0 WeakShort 000001e7edc09448 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 7 000001E7E99D11D8 WeakShort 000001e7edc09230 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 8 000001E7E99D11E0 WeakShort 000001e7edc09180 64 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 9 000001E7E99D1390 Strong 000001e7edc134c8 176 System.Object[] 10 000001E7E99D1398 Strong 000001e7eb802020 8184 System.Object[] 11 000001E7E99D13A0 Strong 000001e7edc09270 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 12 000001E7E99D13A8 Strong 000001e7edc09538 64 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 13 000001E7E99D13B0 Strong 000001e7edc09488 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 14 000001E7E99D13B8 Strong 000001e7edc091c0 88 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 15 000001E7E99D13C8 Strong 000001e7edc00188 128 System.ExecutionEngineException 16 000001E7E99D13D0 Strong 000001e7edc00108 128 System.StackOverflowException 17 000001E7E99D13D8 Strong 000001e7edc00088 128 System.OutOfMemoryException 18 000001E7E99D13E0 Strong 000001e7edc00028 96 System.Int32[] 19 000001E7E99D13E8 Strong 000001e7eb800028 8184 System.Object[] 20 000001E7E99D1400 Pinned 000001e7f08b74a8 50024 System.Byte[] 21 000001E7E99D1408 Pinned 000001e7f089eda8 50024 System.Byte[] 22 。。。。。。（省略了） 23 000001E7E99D1490 Pinned 000001e7f06f5928 50024 System.Byte[] 24 000001E7E99D1498 Pinned 000001e7f06dd228 50024 System.Byte[] 25 000001E7E99D14A0 Pinned 000001e7f06c4b28 50024 System.Byte[] 26 000001E7E99D14A8 Pinned 000001e7f06ac428 50024 System.Byte[] 27 000001E7E99D14B0 Pinned 000001e7f0693d28 50024 System.Byte[] 28 000001E7E99D14B8 Pinned 000001e7f067b628 50024 System.Byte[] 29 000001E7E99D14C0 Pinned 000001e7f0662f28 50024 System.Byte[] 30 000001E7E99D14C8 Pinned 000001e7f064a828 50024 System.Byte[] 31 000001E7E99D14D0 Pinned 000001e7f0632128 50024 System.Byte[] 32 000001E7E99D14D8 Pinned 000001e7f0619a28 50024 System.Byte[] 33 000001E7E99D14E0 Pinned 000001e7f0601328 50024 System.Byte[] 34 。。。。。。（省略了） 35 000001E7E99D4F70 Pinned 000001e7feb0e028 50024 System.Byte[] 36 000001E7E99D4F78 Pinned 000001e7feaf5928 50024 System.Byte[] 37 000001E7E99D4F80 Pinned 000001e7feadd228 50024 System.Byte[] 38 000001E7E99D4F88 Pinned 000001e7feac4b28 50024 System.Byte[] 39 000001E7E99D4F90 Pinned 000001e7feaac428 50024 System.Byte[] 40 000001E7E99D4F98 Pinned 000001e7fea93d28 50024 System.Byte[] 41 000001E7E99D4FA0 Pinned 000001e7fea7b628 50024 System.Byte[] 42 000001E7E99D4FA8 Pinned 000001e7fea62f28 50024 System.Byte[] 43 。。。。。。（省略了） 44 000001E7E99D8EC0 Pinned 000001e80f232128 50024 System.Byte[] 45 000001E7E99D8EC8 Pinned 000001e80f219a28 50024 System.Byte[] 46 000001E7E99D8ED0 Pinned 000001e80f201328 50024 System.Byte[] 47 000001E7E99D8ED8 Pinned 000001e80f1e8c28 50024 System.Byte[] 48 000001E7E99D8EE0 Pinned 000001e80f1d0528 50024 System.Byte[] 49 000001E7E99D8EE8 Pinned 000001e80f1b7e28 50024 System.Byte[] 50 000001E7E99D8EF0 Pinned 000001e80f19f728 50024 System.Byte[] 51 000001E7E99D8EF8 Pinned 000001e80f187028 50024 System.Byte[] 52 。。。。。。（省略了） 53 000001E7EB445DB8 Pinned 000001e83f24a828 50024 System.Byte[] 54 000001E7EB445DC0 Pinned 000001e83f232128 50024 System.Byte[] 55 000001E7EB445DC8 Pinned 000001e83f219a28 50024 System.Byte[] 56 000001E7EB445DD0 Pinned 000001e83f201328 50024 System.Byte[] 57 000001E7EB445DD8 Pinned 000001e83f1e8c28 50024 System.Byte[] 58 000001E7EB445DE0 Pinned 000001e83f1d0528 50024 System.Byte[] 59 000001E7EB445DE8 Pinned 000001e83f1b7e28 50024 System.Byte[] 60 000001E7EB445DF0 Pinned 000001e83f19f728 50024 System.Byte[] 61 000001E7EB445DF8 Pinned 000001e83f187028 50024 System.Byte[] 62 63 Statistics: 64 MT Count TotalSize Class Name 65 00007fff35be5fa8 1 24 System.Object 66 00007fff35c99df8 1 96 System.Int32[] 67 00007fff35d637b8 2 128 System.Diagnostics.Tracing.EventPipeEventProvider 68 00007fff35d30c90 1 128 System.ExecutionEngineException 69 00007fff35d30b90 1 128 System.StackOverflowException 70 00007fff35d30a90 1 128 System.OutOfMemoryException 71 00007fff35d63a20 2 176 System.Diagnostics.Tracing.EtwEventProvider 72 00007fff35d685d0 1 184 System.Diagnostics.Tracing.NativeRuntimeEventSource 73 00007fff35d62b28 4 256 System.Diagnostics.Tracing.EventSource+OverrideEventProvider 74 00007fff35d62208 1 400 System.Diagnostics.Tracing.RuntimeEventSource 75 00007fff35bec4d8 3 16544 System.Object[] 76 00007fff35d69410 10000 500240000 System.Byte[]（有 10000 个用于固定字节数组） 77 Total 10018 objects 78 79 Handles: 80 Strong Handles: 11 81 Pinned Handles: 10001（Pinned 句柄有这么多） 82 Weak Short Handles: 6
进程中有 10001 个类型为“Pinned”的句柄，有 10000 个这样的句柄用于固定字节数组。
B2、调试源码：ExampleCore_5_10
调试任务：如何调试 .NET 程序的内存泄漏
1）、NTSD 调试
编译项目，首先，把我们的控制台程序运行起来，然后再打开【Visual Studio 2022 Developer Command Prompt v17.9.6】命令行工具，输入命令【NTSD -pn ExampleCore_5_10.exe】打开调试器。效果如图：
此时，调试器中断执行，如图：
在看看我们的控制台程序，执行情况如图：
准备就绪，开始我们的调试，先看看 GC 堆的情况，执行【!eeheap -gc】命令。
1 0:007> !eeheap -gc 2 Number of GC Heaps: 1 3 generation 0 starts at 0x00000206CB400028 4 generation 1 starts at 0x00000206CB000028 5 generation 2 starts at 0x000002475D5C0008 6 ephemeral segment allocation context: none 7 segment begin allocated committed allocated size committed size 8 generation 0: 9 00000246DCABF320 00000206CB400028 00000206CB40E070 00000206CB761000 0xe048(57416) 0x360fd8(3543000) 10 generation 1: 11 00000246DCABF270 00000206CB000028 00000206CB015378 00000206CB051000 0x15350(86864) 0x50fd8(331736) 12 generation 2: 13 00000206C6E61A60 000002475D5C0008 000002475D627D48 000002475D630000 0x67d40(425280) 0x6fff8(458744) 14 00000246DCABF1C0 00000206CAC00028 00000206CAC588D0 00000206CAC61000 0x588a8(362664) 0x60fd8(397272) 15 Large object heap starts at 0x0000000000000000 16 segment begin allocated committed allocated size committed size 17 00000246DCABF3D0 00000206CB800028 00000206CB800028 00000206CB801000 0x0(0) 0xfd8(4056) 18 Pinned object heap starts at 0x0000000000000000 19 00000246DCABEC40 00000206C8C00028 00000206C8C13F60 00000206C8C21000 0x13f38(81720) 0x20fd8(135128) 20 Total Allocated Size: Size: 0xf78b8 (1013944) bytes. 21 Total Committed Size: Size: 0x483f58 (4734808) bytes. 22 ------------------------------ 23 GC Allocated Heap Size: Size: 0xf78b8 (1013944) bytes. 24 GC Committed Heap Size: Size: 0x483f58 (4734808) bytes.
我看完了，感觉没啥异常情况，在看看我们的引用程序域有没有什么问题，执行命令【!DumpDomain】。
1 0:007> !DumpDomain 2 。。。。。。（无关紧要的省略了） 3 Assembly: 000002475f74abd0 (Dynamic) [] 4 ClassLoader: 000002475D9EF470 5 Module 6 00007ff911a52b20 Dynamic Module 7 8 Assembly: 000002475f74a4b0 (Dynamic) [] 9 ClassLoader: 000002475D9EFC00 10 Module 11 00007ff911a535e8 Dynamic Module 12 13 Assembly: 000002475f74b470 (Dynamic) [] 14 ClassLoader: 000002475D9EF7E0 15 Module 16 00007ff911a540b0 Dynamic Module 17 18 Assembly: 000002475f74a870 (Dynamic) [] 19 ClassLoader: 000002475D9EF5D0 20 Module 21 00007ff911a54b78 Dynamic Module 22 23 Assembly: 000002475f74c010 (Dynamic) [] 24 ClassLoader: 000002475D9EEEF0 25 Module 26 00007ff911a55640 Dynamic Module 27 28 。。。。。。（太多了，省略了） 29 30 Assembly: 0000024760ec5970 (Dynamic) [] 31 ClassLoader: 0000024760F1F850 32 Module 33 00007ff9124ddd38 Dynamic Module 34 35 Assembly: 0000024760ec6330 (Dynamic) [] 36 ClassLoader: 0000024760F1F430 37 Module 38 00007ff9124de800 Dynamic Module 39 40 Assembly: 0000024760ec5c70 (Dynamic) [] 41 ClassLoader: 0000024760F1E670 42 Module 43 00007ff9124df2c8 Dynamic Module 44 45 Assembly: 0000024760ec5df0 (Dynamic) [] 46 ClassLoader: 0000024760F1F9B0 47 Module 48 00007ff912530000 Dynamic Module 49 50 Assembly: 0000024760ec6090 (Dynamic) [] 51 ClassLoader: 0000024760F1DE30 52 Module 53 00007ff912530ac8 Dynamic Module 54 55 Assembly: 0000024760ec8490 (Dynamic) [] 56 ClassLoader: 0000024760F1DB70 57 Module 58 00007ff912531590 Dynamic Module 59 60 。。。。。。（太多了，省略了） 61 62 Assembly: 000002476352caa0 (Dynamic) [] 63 ClassLoader: 0000024762C391C0 64 Module 65 00007ff91379d270 Dynamic Module 66 67 Assembly: 000002476352c9e0 (Dynamic) [] 68 ClassLoader: 0000024762C39530 69 Module 70 00007ff91379dd38 Dynamic Module 71 72 Assembly: 000002476352db80 (Dynamic) [] 73 ClassLoader: 0000024762C39C10 74 Module 75 00007ff91379e800 Dynamic Module 76 77 Assembly: 000002476352f680 (Dynamic) [] 78 ClassLoader: 0000024762C39950 79 Module 80 00007ff91379f2c8 Dynamic Module 81 82 Assembly: 000002476352efc0 (Dynamic) [] 83 ClassLoader: 0000024762C39CC0 84 Module 85 00007ff913800000 Dynamic Module 86 87 。。。。。。（省略了） 88 89 Assembly: 0000024763a92070 (Dynamic) [] 90 ClassLoader: 0000024763A30020 91 Module 92 00007ff913982df0 Dynamic Module 93 94 0:007>
在【Domain 1】应用程序域中，加载了很多动态的程序集，太多了，不用过脑子，都知道有问题。
接下来，我我们看看这个模块有什么特别之处，执行命令【!DumpModule 00007ff913982df0】，我们就随机的选择最后一个程序集。
1 0:007> !DumpModule 00007ff913982df0 2 Name: Unknown Module 3 Attributes: Reflection IsDynamic IsInMemory 4 TransientFlags: 00200811 5 Assembly: 0000024763a92070 6 BaseAddress: 0000000000000000 7 PEFile: 00000247633187B0 8 ModuleId: 00007FF9139831F0 9 ModuleIndex: 000000000000076D 10 LoaderHeap: 00007FF971464588 11 TypeDefToMethodTableMap: 00007FF91397E100 12 TypeRefToMethodTableMap: 00007FF91397E128 13 MethodDefToDescMap: 00007FF91397E1A0 14 FieldDefToDescMap: 00007FF91397E1F0 15 MemberRefToDescMap: 00007FF91397E150 16 FileReferencesMap: 0000000000000000 17 AssemblyReferencesMap: 00007FF91397E290
特性一行是我们特别要关注的，Reflection 表示是反射的，IsDynamic 表示是动态创建的（不是程序员搞的），IsInMemory 直接在内存中的，3个特性就是告诉我们，这个模块是通过反射技术、由系统创在内存中直接创建的。
它既然有执行调用，肯定有调用栈，调用栈肯定是有我们的程序触发的，所以我们，必须切换到托管线程上下文，查看具体的调用栈。先执行【~0s】切换线程，然后再执行【!clrstack】命令，查看具体的调用栈。
1 0:007> ~0s 2 00007ff9`115d11f3 488b4050 mov rax,qword ptr [rax+50h] ds:00007ff9`116fe810=00007ff9116fe310
继续执行。
1 0:000> !clrstack 2 OS Thread Id: 0x2420 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 0000009BDD97E290 00007ff980bac400 [InlinedCallFrame: 0000009bdd97e290] 5 0000009BDD97E290 00007ff9735a4500 [InlinedCallFrame: 0000009bdd97e290] 6 0000009BDD97E260 00007FF9735A4500 System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetTypeRefNested(System.Type, System.Reflection.Module) 7 0000009BDD97E380 00007FF9735A6529 System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetTypeTokenWorkerNoLock(System.Type, Boolean) 8 0000009BDD97E480 00007FF9735A62BF System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetTypeTokenInternal(System.Type, Boolean) 9 0000009BDD97E4E0 00007FF9735A67F4 System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetMethodTokenNoLock(System.Reflection.MethodInfo, Boolean) 10 0000009BDD97E590 00007FF9735A669A System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetMethodMetadataToken(System.Reflection.MethodInfo) 11 0000009BDD97E5F0 00007FF9735A6E68 System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetMethodTokenInternal(System.Reflection.MethodBase, System.Type[], Boolean) 12 0000009BDD97E680 00007FF97359FD59 System.Reflection.Emit.RuntimeILGenerator.EmitCall(System.Reflection.Emit.OpCode, System.Reflection.MethodInfo, System.Type[]) 13 0000009BDD97E700 00007FF97359F724 System.Reflection.Emit.RuntimeILGenerator.Emit(System.Reflection.Emit.OpCode, System.Reflection.MethodInfo) 14 0000009BDD97E750 00007FF972DA68C3 System.Xml.Serialization.XmlSerializationILGen.GenerateTypedSerializer(System.String, System.String, System.Xml.Serialization.XmlMapping, System.Xml.Serialization.CodeIdentifiers, System.String, System.String, System.String) 15 0000009BDD97E800 00007FF972D6BD5D System.Xml.Serialization.TempAssembly.GenerateRefEmitAssembly(System.Xml.Serialization.XmlMapping[], System.Type[]) 16 0000009BDD97E970 00007FF972D6AC4C System.Xml.Serialization.TempAssembly..ctor(System.Xml.Serialization.XmlMapping[], System.Type[], System.String, System.String) 17 0000009BDD97E9E0 00007FF972DE4DCD System.Xml.Serialization.XmlSerializer.GenerateTempAssembly(System.Xml.Serialization.XmlMapping, System.Type, System.String, System.String) 18 0000009BDD97EA40 00007FF972DE4673 System.Xml.Serialization.XmlSerializer..ctor(System.Type, System.Xml.Serialization.XmlRootAttribute) 19 0000009BDD97EA90 00007FF921171B74 ExampleCore_5_10.Program.Run() 20 0000009BDD97EB50 00007FF921171988 ExampleCore_5_10.Program.Main(System.String[])
到这里，我们就很清楚了， System.Xml.Serialization.XmlSerializer..ctor 类型创建了实例，在内部又调用了 System.Xml.Serialization.XmlSerializer.GenerateTempAssembly 创建临时的程序集，问题找到了，剩下的就简单了。
2）、Windbg Preview 调试
编译项目，运行我们的控制台程序：ExampleCore_5_10.exe，等输出的数字大于2000，输出内容如：已经序列化第【XXXX】个人了，XXXX 就是具体的数字，开始打开【Windbg Preview】调试器，依次点击【文件】---【Attach to process】，点击【Attach】附加我们的进程。此时调试器卡死，我们的控制台程序输出也停止了，我们回到调试器中，点击【Break】按钮，就可以调试我们的任务了。
此时的输出的内容可能太多，我们可以使用【.cls】命令清理一下调试器的输出。
我们先查看一下托管堆的情况，执行命令【!eeheap】。
1 0:008> !eeheap 2 Loader Heap: 3 ---------------------------------------- 4 System Domain: 7ff96f6d40c0 5 LoaderAllocator: 7ff96f6d40c0 6 LowFrequencyHeap: 7ff914280000(10000:3000) 7ff914270000(10000:f000) 7ff914260000(10000:f000) 7ff914240000(10000:f000) 7ff914220000(10000:f000) 7ff914210000(10000:f000) 7ff914200000(10000:f000) 7ff9141f0000(10000:f000) 7ff9141e0000(10000:f000) 7ff9141c0000(10000:f000) 7ff9141b0000(10000:f000) 7ff9141a0000(10000:f000) 7ff914190000(10000:f000) 7ff914170000(10000:f000) 7ff914150000(10000:f000) 7ff914140000(10000:f000) 7ff914130000(10000:f000) 7ff914120000(10000:f000) 7ff914100000(10000:f000) 7ff9140f0000(10000:f000) 7ff9140e0000(10000:f000) 7ff9140d0000(10000:f000) 7ff9140c0000(10000:f000) 7ff9140a0000(10000:f000) 7ff914090000(10000:f000) 7ff914080000(10000:f000) 7ff914060000(10000:f000) 7ff914040000(10000:f000) 7ff914030000(10000:f000) 7ff914020000(10000:f000) 7ff914010000(10000:f000) 7ff914000000(10000:f000) 7ff913fe0000(10000:f000) 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7ff90fcc0000(10000:10000) 7ff90fc50000(10000:10000) 7ff90fbf0000(10000:10000) 7ff90fba0000(10000:10000) 7ff90fb50000(10000:10000) 7ff90fb30000(10000:10000) 7ff90fb00000(10000:10000) 7ff90fae0000(10000:10000) 7ff90fab0000(10000:10000) 7ff90fa90000(10000:10000) 7ff90fa70000(10000:10000) 7ff90fa40000(10000:10000) 7ff90fa20000(10000:10000) 7ff90fa00000(10000:10000) 7ff90f9e0000(10000:10000) 7ff90f9b0000(10000:10000) 7ff90f980000(10000:10000) 7ff90f960000(10000:10000) 7ff90f8f0000(10000:f000) 7ff90f8c0000(10000:10000) 7ff90f820000(10000:10000) 7ff90f7f0000(10000:10000) 7ff90f7d0000(10000:10000) 7ff90f7b0000(10000:10000) 7ff90f770000(10000:10000) 7ff90f6e4000(9000:6000) Size: 0xc21000 (12718080) bytes total, 0x4000 (16384) bytes wasted. 7 StubHeap: 7ff90f6ed000(3000:1000) Size: 0x1000 (4096) bytes total. 8 FixupPrecodeHeap: 7ff914250000(10000:8000) 7ff914160000(10000:10000) 7ff914070000(10000:10000) 7ff913f80000(10000:10000) 7ff913ea0000(10000:10000) 7ff913db0000(10000:10000) 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(520192) bytes total. 21 LoaderCodeHeap: 7ff910b90000(80000:7f000) Size: 0x7f000 (520192) bytes total. 22 LoaderCodeHeap: 7ff911440000(80000:7f000) Size: 0x7f000 (520192) bytes total. 23 LoaderCodeHeap: 7ff911d10000(80000:7f000) Size: 0x7f000 (520192) bytes total. 24 LoaderCodeHeap: 7ff9125c0000(80000:7f000) Size: 0x7f000 (520192) bytes total. 25 LoaderCodeHeap: 7ff912e70000(200000:116000) Size: 0x116000 (1138688) bytes total. 26 Total size: Size: 0x408000 (4227072) bytes total. 27 ---------------------------------------- 28 29 ======================================== 30 Number of GC Heaps: 1 31 ---------------------------------------- 32 Small object heap 33 segment begin allocated committed allocated size committed size 34 generation 0: 35 01fe3f44f320 01be2e000028 01be2e120128 01be2e361000 0x120100 (1179904) 0x361000 (3543040) 36 generation 1: 37 01fe3f44f270 01be2dc00028 01be2dc0da38 01be2dc51000 0xda10 (55824) 0x51000 (331776) 38 generation 2: 39 01fe3f44f1c0 01be2d800028 01be2d89ac20 01be2d8a1000 0x9abf8 (633848) 0xa1000 (659456) 40 NonGC heap 41 segment begin allocated committed allocated size committed size 42 01be2992eee0 01febff50008 01fec0023d90 01fec0030000 0xd3d88 (867720) 0xe0000 (917504) 43 Large object heap 44 segment begin allocated committed allocated size committed size 45 01fe3f44f3d0 01be2e400028 01be2e400028 01be2e401000 0x1000 (4096) 46 Pinned object heap 47 segment begin allocated committed allocated size committed size 48 01fe3f44ec40 01be2b800028 01be2b823e78 01be2b831000 0x23e50 (147024) 0x31000 (200704) 49 ------------------------------ 50 GC Allocated Heap Size: Size: 0x2c02e0 (2884320) bytes. 51 GC Committed Heap Size: Size: 0x565000 (5656576) bytes. 52 53 Total bytes consumed by CLR: 0x4cad000 (80400384)
当我看到这个结果的时候，我感觉没有什么异常，除了这应用程序域【Domain 1】，它提示说：No unique loader heaps found. 没有找到唯一的加载堆，说明就是有多个，这个应用程序的地址是：01be298ed190，我们针对这个地址查看一下这个应用程序域的详情，执行命令【!DumpDomain 01be298ed190】。
1 0:008> !DumpDomain 01be298ed190 2 -------------------------------------- 3 Domain 1: 000001be298ed190 4 LowFrequencyHeap: 00007FF96F6D4598 5 HighFrequencyHeap: 00007FF96F6D4628 6 StubHeap: 00007FF96F6D46B8 7 Stage: OPEN 8 Name: clrhost 9 Assembly: 000001be29925af0 [C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\8.0.4\System.Private.CoreLib.dll] 10 ClassLoader: 000001BE298F0130 11 Module 12 00007ff90f6e4000 C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\8.0.4\System.Private.CoreLib.dll 13 14 Assembly: 000001be29925550 [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_10\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_10.dll] 15 ClassLoader: 000001BE299B7E30 16 Module 17 00007ff90f8ce0a0 E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_10\bin\Debug\net8.0\ExampleCore_5_10.dll 18 19 Assembly: 000001be29925610 [C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\8.0.4\System.Runtime.dll] 20 ClassLoader: 000001BE299B7B70 21 Module 22 00007ff90f8cfbc8 C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\8.0.4\System.Runtime.dll 23 24 ......(太多了，省略了) 25 26 Assembly: 000001fec03845c0 (Dynamic) [] 27 ClassLoader: 000001BE2B3E8360 28 Module 29 00007ff90fb5acf8 Dynamic Module 30 31 Assembly: 000001fec0384560 (Dynamic) [] 32 ClassLoader: 000001BE2B3E9D80 33 Module 34 00007ff90fb5b7c0 Dynamic Module 35 36 Assembly: 000001fec0385040 (Dynamic) [] 37 ClassLoader: 000001BE2B3E8D00 38 Module 39 00007ff90fb5c288 Dynamic Module 40 41 Assembly: 000001fec0384bc0 (Dynamic) [] 42 ClassLoader: 000001BE2B3E7F40 43 Module 44 00007ff90fb5cd50 Dynamic Module 45 46 ......(太多了，省略了) 47 48 Assembly: 000001fec49d52d0 (Dynamic) [] 49 ClassLoader: 000001FEC470FD30 50 Module 51 00007ff910f76ea0 Dynamic Module 52 53 Assembly: 000001fec49d5690 (Dynamic) [] 54 ClassLoader: 000001FEC47106D0 55 Module 56 00007ff910f77968 Dynamic Module 57 58 Assembly: 000001fec49d4eb0 (Dynamic) [] 59 ClassLoader: 000001FEC47102B0 60 Module 61 00007ff910f78430 Dynamic Module 62 63 Assembly: 000001fec49d4970 (Dynamic) [] 64 ClassLoader: 000001FEC4710830 65 Module 66 00007ff910f78ef8 Dynamic Module 67 68 Assembly: 000001fec49d6ef0 (Dynamic) [] 69 ClassLoader: 000001FEC4710620 70 Module 71 00007ff910f799c0 Dynamic Module 72 73 ......(太多了，省略了) 74 75 Assembly: 000001fec78939e0 (Dynamic) [] 76 ClassLoader: 000001FEC710CF30 77 Module 78 00007ff9126d4380 Dynamic Module 79 80 Assembly: 000001fec7f35620 (Dynamic) [] 81 ClassLoader: 000001FEC710CB10 82 Module 83 00007ff9126d4e48 Dynamic Module 84 85 Assembly: 000001fec7f356e0 (Dynamic) [] 86 ClassLoader: 000001FEC710CE80 87 Module 88 00007ff9126d5910 Dynamic Module 89 90 Assembly: 000001fec7f35380 (Dynamic) [] 91 ClassLoader: 000001FEC710D090 92 Module 93 00007ff9126d63d8 Dynamic Module 94 95 Assembly: 000001fec7f342a0 (Dynamic) [] 96 ClassLoader: 000001FEC710D140 97 Module 98 00007ff9126d6ea0 Dynamic Module 99 100 Assembly: 000001fec7f350e0 (Dynamic) [] 101 ClassLoader: 000001FEC710D1F0 102 Module 103 00007ff9126d7968 Dynamic Module 104 105 Assembly: 000001fec7f34960 (Dynamic) [] 106 ClassLoader: 000001FEC710D2A0 107 Module 108 00007ff9126d8430 Dynamic Module 109 110 ......(太多了，省略了) 111 112 Assembly: 000001fecb90c5c0 (Dynamic) [] 113 ClassLoader: 000001FECA8B0EF0 114 Module 115 00007ff914237968 Dynamic Module 116 117 Assembly: 000001fecb90b480 (Dynamic) [] 118 ClassLoader: 000001FECA8B0FA0 119 Module 120 00007ff914238430 Dynamic Module 121 122 Assembly: 000001fecb90b8a0 (Dynamic) [] 123 ClassLoader: 000001FECA8B4C20 124 Module 125 00007ff914238ef8 Dynamic Module 126 127 Assembly: 000001fecb90c860 (Dynamic) [] 128 ClassLoader: 000001FECA8B4960 129 Module 130 00007ff9142399c0 Dynamic Module 131 132 Assembly: 000001fecb90c980 (Dynamic) [] 133 ClassLoader: 000001FECA8B4280 134 Module 135 00007ff91423a488 Dynamic Module 136 137 Assembly: 000001fecb90c920 (Dynamic) [] 138 ClassLoader: 000001FECA8B4070 139 Module 140 00007ff91423af50 Dynamic Module
我们看到了吧，红色的部分，我省略了很多，如果全部输出，太多了。从表面上看，也能猜到有问题。在我们应用程序域中加载了很多动态创建的程序集，就是这个东西导致的内存泄漏。
我们以最后一个为例，模块的类型也是【Dynamic Module】，地址是：00007ff91423af50，我们再使用【!DumpModule 00007ff91423af50】命令，查看一下这个模块的信息。
1 0:008> !DumpModule 00007ff91423af50 2 Name: Unknown Module 3 Attributes: Reflection IsDynamic IsInMemory 4 TransientFlags: 00200811 5 Assembly: 000001fecb90c920 6 BaseAddress: 0000000000000000 7 PEAssembly: 000001FECB9B0510 8 ModuleId: 00007FF91423B350 9 ModuleIndex: 0000000000001012 10 LoaderHeap: 00007FF96F6D4588 11 TypeDefToMethodTableMap: 00007FF91427E100 12 TypeRefToMethodTableMap: 00007FF91427E128 13 MethodDefToDescMap: 00007FF91427E1A0 14 FieldDefToDescMap: 00007FF91427E1F0 15 MemberRefToDescMap: 00007FF91427E150 16 FileReferencesMap: 0000000000000000 17 AssemblyReferencesMap: 00007FF91427E290
我们看到这个模块的特性【Attributes】的值是 Reflection IsDynamic IsInMemory，Reflection 表示是反射的，IsDynamic 表示是动态的（不是我们手动创建的），IsInMemory 表示是在内存中创建生成的，这三个词就是说，这个模块式是通过反射技术在内存中动态创建的。
有一点，我们可以知道，就是这些程序集是我们的程序动态创建的，那我们去托管线程调用栈看看不就清楚了。
首先，我们要执行【~0s】命令切换到托管线程上下文中，然后，执行【!clrstack】命令。
1 0:000> !clrstack 2 OS Thread Id: 0x22e4 (0) 3 Child SP IP Call Site 4 000000731797DDE0 00007ff96f281487 [InlinedCallFrame: 000000731797dde0] 5 000000731797DDE0 00007ff96e7ea6ac [InlinedCallFrame: 000000731797dde0] 6 000000731797DDB0 00007ff96e7ea6ac System.RuntimeTypeHandle.GetInstantiationPublic() [/_/src/coreclr/System.Private.CoreLib/src/System/RuntimeHandles.cs @ 527] 7 000000731797DEB0 00007ff96e7f0e4d System.RuntimeType.GetGenericArguments() [/_/src/coreclr/System.Private.CoreLib/src/System/RuntimeType.CoreCLR.cs @ 3501] 8 000000731797DEE0 00007ff96e984e55 System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetGenericMethodBaseDefinition(System.Reflection.MethodBase) [/_/src/coreclr/System.Private.CoreLib/src/System/Reflection/Emit/RuntimeModuleBuilder.cs @ 430] 9 000000731797DF30 00007ff96e984afa System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetMemberRefToken(System.Reflection.MethodBase, System.Type[]) [/_/src/coreclr/System.Private.CoreLib/src/System/Reflection/Emit/RuntimeModuleBuilder.cs @ 338] 10 000000731797DFB0 00007ff96e986f12 System.Reflection.Emit.RuntimeModuleBuilder.GetMethodTokenInternal(System.Reflection.MethodBase, System.Type[], Boolean) [/_/src/coreclr/System.Private.CoreLib/src/System/Reflection/Emit/RuntimeModuleBuilder.cs @ 1123] 11 000000731797E040 00007ff96e97fd59 System.Reflection.Emit.RuntimeILGenerator.EmitCall(System.Reflection.Emit.OpCode, System.Reflection.MethodInfo, System.Type[]) [/_/src/coreclr/System.Private.CoreLib/src/System/Reflection/Emit/RuntimeILGenerator.cs @ 607] 12 000000731797E0C0 00007ff96e97f724 System.Reflection.Emit.RuntimeILGenerator.Emit(System.Reflection.Emit.OpCode, System.Reflection.MethodInfo) [/_/src/coreclr/System.Private.CoreLib/src/System/Reflection/Emit/RuntimeILGenerator.cs @ 494] 13 000000731797E110 00007ff96dfe82c0 System.Xml.Serialization.XmlSerializationReaderILGen.ILGenParamsReadSource(System.String, Boolean) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializationReaderILGen.cs @ 3622] 14 000000731797E170 00007ff96dfe3faf System.Xml.Serialization.XmlSerializationReaderILGen.WriteMemberElementsIf(Member[], Member, System.String) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializationReaderILGen.cs @ 2573] 15 000000731797E2C0 00007ff96dfe30ba System.Xml.Serialization.XmlSerializationReaderILGen.WriteMemberElements(Member[], System.String, System.String, Member, Member) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializationReaderILGen.cs @ 2274] 16 000000731797E340 00007ff96dfe0244 System.Xml.Serialization.XmlSerializationReaderILGen.WriteLiteralStructMethod(System.Xml.Serialization.StructMapping) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializationReaderILGen.cs @ 1680] 17 000000731797E620 00007ff96dfc5871 System.Xml.Serialization.XmlSerializationILGen.GenerateReferencedMethods() [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializationILGen.cs @ 114] 18 000000731797E650 00007ff96dfd9dd5 System.Xml.Serialization.XmlSerializationReaderILGen.GenerateEnd() [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializationReaderILGen.cs @ 225] 19 000000731797E6F0 00007ff96df8bc69 System.Xml.Serialization.TempAssembly.GenerateRefEmitAssembly(System.Xml.Serialization.XmlMapping[], System.Type[]) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/Compilation.cs @ 508] 20 000000731797E860 00007ff96df8ac4c System.Xml.Serialization.TempAssembly..ctor(System.Xml.Serialization.XmlMapping[], System.Type[], System.String, System.String) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/Compilation.cs @ 66] 21 000000731797E8D0 00007ff96e004dcd System.Xml.Serialization.XmlSerializer.GenerateTempAssembly(System.Xml.Serialization.XmlMapping, System.Type, System.String, System.String) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializer.cs @ 316] 22 000000731797E930 00007ff96e004673 System.Xml.Serialization.XmlSerializer..ctor(System.Type, System.Xml.Serialization.XmlRootAttribute) [/_/src/libraries/System.Private.Xml/src/System/Xml/Serialization/XmlSerializer.cs @ 176] 23 000000731797E980 00007ff90f841b74 ExampleCore_5_10.Program.Run() [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_10\Program.cs @ 68] 24 000000731797EA40 00007ff90f841988 ExampleCore_5_10.Program.Main(System.String[]) [E:\Visual Studio 2022\Source\Projects\AdvancedDebug.NetFramework.Test\ExampleCore_5_10\Program.cs @ 48]
我们看到了 System.Xml.Serialization.XmlSerializer..ctor 类型的实例化，在该类型内部又调用了 System.Xml.Serialization.XmlSerializer.GenerateTempAssembly 创建临时程序集，看来问题我们找到了，那就容易了。
我们再说一种情况，如果程序直接运行到崩溃，并报告一个 OutOfMemoryException 的异常怎么办？当然，这样又分两种情况，如果程序是自己的，可以通过调试器附近进程进行调试，如果程序是别人的，不能直接调试程序，就只能通过抓 Dump 来实现调试了。抓 Dump 有两种方式，一种是使用【任务管理器】，一种是使用【ProcessExplorer】工具。
这个调试就不演示了，大概过程就是，我们【g】继续，直到我们的程序崩溃，抛出内存溢出的异常为止，我们可以使用【kb】命令找到异常地址，再使用【!PrintException】打印异常信息，也可以找到具体的问题。
四、总结
这篇文章的终于写完了，这篇文章的内容相对来说，不是很多。写完一篇，就说明进步了一点点。Net 高级调试这条路，也刚刚起步，还有很多要学的地方。皇天不负有心人，努力，不辜负自己，我相信付出就有回报，再者说，学习的过程，有时候，虽然很痛苦，但是，学有所成，学有所懂，这个开心的感觉还是不可言喻的。不忘初心，继续努力。做自己喜欢做的，开心就好。