垃圾收集器如何防止每次收集都扫描整个内存？

一些（至少是Mono和.NET的）垃圾收集器具有它们经常扫描的短期存储区域，以及具有次要扫描频率的辅助存储区域。Mono将其称为托儿所。

为了找出可以丢弃的对象，它们扫描从根，堆栈和寄存器开始的所有对象，并处置所有不再被引用的对象。

我的问题是，它们如何防止所有使用中的内存在每次收集时都被扫描？原则上，找出不再使用哪些对象的唯一方法是扫描所有对象及其所有引用。但是，这将防止OS换出内存，即使应用程序未使用它，也感觉需要进行大量工作，对于“ Nursery Collection”也是如此。感觉他们并没有通过使用托儿所而获得太多收益。

我是否缺少某些东西？或者垃圾收集器实际上是在每次收集对象时扫描每个对象和每个引用吗？

允许世代垃圾收集避免扫描所有较早对象的基本观察结果是：

1. 收集之后，所有仍存在的对象将达到最小生成量（例如，在.net中，Gen0收集之后，所有对象都是Gen1或Gen2； Gen1或Gen2收集之后，所有对象都是Gen2）。
2. 自从将所有事物提升到N代或更高世代的集合以来未写过的对象或其一部分，不能包含对低代对象的任何引用。
3. 如果某个对象已达到某个世代，则无需将其标识为可到达以确保在收集较低世代时保留它。

在许多GC框架中，垃圾回收器可能以这样的方式标记对象或其部分：首次写入对象的尝试将触发特殊代码，以记录已被修改的事实。无论对象是什么，已修改的对象或其部分，都必须在下一个集合中进行扫描，因为它可能包含对较新对象的引用。另一方面，有很多旧的对象在集合之间没有被修改的情况很常见。低代扫描可以忽略此类对象的事实可以使此类扫描比其他方式更快地完成。

顺便说一句，即使人们无法检测到何时修改了对象，并且必须在每次GC遍历中扫描所有内容，但分代垃圾回收仍可以提高压缩收集器的“清理”阶段性能。在某些嵌入式环境中（尤其是在顺序和随机存储器访问之间的速度差异很小或没有差异的环境中），与标记引用相比，移动存储器块相对昂贵。因此，即使无法使用分代收集器加速“标记”阶段，加快“扫描”阶段可能还是值得的。

您所指的GC是世代垃圾收集器。它们经过精心设计，可以最大程度地利用“婴儿死亡率”或“世代假设”这一观察结果，这意味着大多数对象很快就会变得无法触及。它们确实从根开始扫描，但是忽略所有旧对象。因此，它们不需要扫描内存中的大多数对象，而只扫描年轻的对象（以不检测到无法访问的旧对象为代价，至少在那时不这样做）。

我听到你尖叫：“但是那是错的。旧物体可以而且确实是指年轻物体”。您说对了，有多种解决方案，所有解决方案都围绕快速有效地获取知识，必须检查哪些旧对象以及哪些可以忽略不计。它们几乎可以归结为记录对象或较小的（比对象大，但比整个堆小）的内存范围，其中包含指向年轻一代的指针。其他人比我描述的要好得多，所以我只给您几个关键词：卡片标记，记住的设置，写障碍。还有其他技术（包括混合技术），但是这些技术涵盖了我所知道的常见方法。

要找出仍然存在的苗圃对象，收集器仅需要扫描根集和自上次收集以来已发生变异的任何旧对象，因为最近未发生变异的旧对象不可能指向年轻的对象。有多种算法可以以不同的精度级别（从准确的一组突变字段到一组可能发生突变的页面集）维护此信息，但是它们通常都涉及某种写障碍：在每个引用上运行的代码类型的字段突变，可更新GC的簿记。

最古老，最简单的垃圾收集器实际上确实扫描了所有内存，并且在它们执行时必须停止所有其他处理。后来的算法以各种方式对此进行了改进-使复印/扫描递增，或并行运行。大多数现代垃圾收集器将对象分成几代，并仔细管理跨代指针，以便可以收集新一代而不破坏旧的指针。

关键点在于，垃圾收集器与编译器以及其余的运行时紧密协作，以保持其正在监视所有内存的错觉。

基本上... GC使用“存储桶”来区分正在使用的内容和未使用的内容。一旦进行检查，它将清除未使用的内容，并将其他所有内容移至第二代（其频率低于第一代），然后将仍在使用的内容移至第二代。

因此，第三代中的对象通常是由于某种原因而被打开的对象，GC并不经常检查那里。

此GC通常使用的算法是朴素的标记扫频

您还应该知道，这不是由C＃本身管理，而是由所谓的CLR管理。