c# - 我如何让 .NET 积极地进行垃圾收集？

Question

我有一个用于图像处理的应用程序，我发现自己通常分配 4000x4000 ushort 大小的数组，偶尔也会分配 float 等。目前，.NET 框架在这个应用程序中似乎是随机崩溃的，几乎总是出现内存不足错误。 32mb 并不是一个巨大的声明，但如果 .NET 正在产生内存碎片，那么如此大的连续分配很可能不会按预期运行。

有没有办法告诉垃圾收集器更积极，或者对内存进行碎片整理(如果这是问题所在)？我意识到存在 GC.Collect 和 GC.WaitForPendingFinalizers 调用，并且我已经在我的代码中大量使用它们，但我仍然遇到错误。可能是因为我正在调用大量使用 native 代码的 dll 例程，但我不确定。我已经检查了那个 C++ 代码，并确保我声明的任何内存都被删除了，但我仍然遇到这些 C# 崩溃，所以我很确定它不在那里。我想知道 C++ 调用是否会干扰 GC，使其留下内存，因为它曾经与 native 调用交互——这可能吗？如果可以，我可以关闭该功能吗？

编辑:这是一些会导致崩溃的非常具体的代码。根据this SO question ，我不需要在这里处理 BitmapSource 对象。这是原始版本，其中没有 GC.Collects。它通常在撤消过程的第 4 到 10 次迭代时崩溃。由于我使用的是 WPF，此代码替换了空白 WPF 项目中的构造函数。由于我在下面对@dthorpe 的回答中解释的限制以及 this SO question 中列出的要求，我对位图源进行了古怪的处理。 .

public partial class Window1 : Window {
    public Window1() {
        InitializeComponent();
        //Attempts to create an OOM crash
        //to do so, mimic minute croppings of an 'image' (ushort array), and then undoing the crops
        int theRows = 4000, currRows;
        int theColumns = 4000, currCols;
        int theMaxChange = 30;
        int i;
        List<ushort[]> theList = new List<ushort[]>();//the list of images in the undo/redo stack
        byte[] displayBuffer = null;//the buffer used as a bitmap source
        BitmapSource theSource = null;
        for (i = 0; i < theMaxChange; i++) {
            currRows = theRows - i;
            currCols = theColumns - i;
            theList.Add(new ushort[(theRows - i) * (theColumns - i)]);
            displayBuffer = new byte[theList[i].Length];
            theSource = BitmapSource.Create(currCols, currRows,
                    96, 96, PixelFormats.Gray8, null, displayBuffer,
                    (currCols * PixelFormats.Gray8.BitsPerPixel + 7) / 8);
            System.Console.WriteLine("Got to change " + i.ToString());
            System.Threading.Thread.Sleep(100);
        }
        //should get here.  If not, then theMaxChange is too large.
        //Now, go back up the undo stack.
        for (i = theMaxChange - 1; i >= 0; i--) {
            displayBuffer = new byte[theList[i].Length];
            theSource = BitmapSource.Create((theColumns - i), (theRows - i),
                    96, 96, PixelFormats.Gray8, null, displayBuffer,
                    ((theColumns - i) * PixelFormats.Gray8.BitsPerPixel + 7) / 8);
            System.Console.WriteLine("Got to undo change " + i.ToString());
            System.Threading.Thread.Sleep(100);
        }
    }
}

现在，如果我明确调用垃圾收集器，我必须将整个代码包装在一个外部循环中以导致 OOM 崩溃。对我来说，这往往发生在 x = 50 左右:

public partial class Window1 : Window {
    public Window1() {
        InitializeComponent();
        //Attempts to create an OOM crash
        //to do so, mimic minute croppings of an 'image' (ushort array), and then undoing the crops
        for (int x = 0; x < 1000; x++){
            int theRows = 4000, currRows;
            int theColumns = 4000, currCols;
            int theMaxChange = 30;
            int i;
            List<ushort[]> theList = new List<ushort[]>();//the list of images in the undo/redo stack
            byte[] displayBuffer = null;//the buffer used as a bitmap source
            BitmapSource theSource = null;
            for (i = 0; i < theMaxChange; i++) {
                currRows = theRows - i;
                currCols = theColumns - i;
                theList.Add(new ushort[(theRows - i) * (theColumns - i)]);
                displayBuffer = new byte[theList[i].Length];
                theSource = BitmapSource.Create(currCols, currRows,
                        96, 96, PixelFormats.Gray8, null, displayBuffer,
                        (currCols * PixelFormats.Gray8.BitsPerPixel + 7) / 8);
            }
            //should get here.  If not, then theMaxChange is too large.
            //Now, go back up the undo stack.
            for (i = theMaxChange - 1; i >= 0; i--) {
                displayBuffer = new byte[theList[i].Length];
                theSource = BitmapSource.Create((theColumns - i), (theRows - i),
                        96, 96, PixelFormats.Gray8, null, displayBuffer,
                        ((theColumns - i) * PixelFormats.Gray8.BitsPerPixel + 7) / 8);
                GC.WaitForPendingFinalizers();//force gc to collect, because we're in scenario 2, lots of large random changes
                GC.Collect();
            }
            System.Console.WriteLine("Got to changelist " + x.ToString());
            System.Threading.Thread.Sleep(100);
        }
    }
}

如果我在任何一种情况下对内存处理不当，如果有什么我应该用分析器发现的，请告诉我。这是一个非常简单的例程。

不幸的是，@Kevin 的回答似乎是正确的——这是 .NET 中的一个错误以及 .NET 如何处理大于 85k 的对象。这种情况让我觉得非常奇怪。 Powerpoint 是否可以在具有这种限制的 .NET 或任何其他 Office 套件应用程序中重写？ 85k 在我看来并不是一个很大的空间，而且我还认为任何经常使用所谓“大”分配的程序在使用 .NET 时会在几天到几周内变得不稳定。

编辑:看起来 Kevin 是对的，这是 .NET GC 的限制。对于那些不想关注整个线程的人，.NET 有四个 GC 堆:gen0、gen1、gen2 和 LOH(大型对象堆)。 85k 或更小的所有内容都放在前三个堆之一中，具体取决于创建时间(从 gen0 移动到 gen1 再到 gen2，等等)。大于 85k 的对象被放置在 LOH 上。 LOH 从不 压缩，因此最终，我正在执行的类型分配最终会导致 OOM 错误，因为对象分散在该内存空间中。我们发现迁移到 .NET 4.0 确实在一定程度上帮助解决了这个问题，延迟了异常，但没有阻止它。老实说，这感觉有点像 640k 的障碍——85k 应该足以满足任何用户应用程序的要求(解释 .NET 中 GC 的讨论 this video)。郑重声明，Java 的 GC 不会表现出这种行为。

Answer 1

这里有一些文章详细介绍了大对象堆的问题。这听起来像是您可能遇到的情况。

http://connect.microsoft.com/VisualStudio/feedback/details/521147/large-object-heap-fragmentation-causes-outofmemoryexception

大对象堆的危险:
http://www.simple-talk.com/dotnet/.net-framework/the-dangers-of-the-large-object-heap/

这是一个关于如何在大对象堆 (LOH) 上收集数据的链接:
http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc534993.aspx

据此，似乎没有办法压缩 LOH。我找不到任何更新的内容明确说明如何执行此操作，因此它似乎在 2.0 运行时中没有更改:
http://blogs.msdn.com/maoni/archive/2006/04/18/large-object-heap.aspx

处理这个问题的简单方法是尽可能制作小物体。您的另一个选择是只创建几个大对象并一遍又一遍地重复使用它们。这不是一个理想的情况，但它可能比重写对象结构更好。由于您确实说过创建的对象(数组)大小不同，这可能很困难，但它可以防止应用程序崩溃。