C# 内存管理优化畅想（一）---- 大对象堆（LOH）的压缩

我们都知道，.net的GC是不会压缩大对象堆的，因为其时间开销不可接受，但这是以大对象堆产生大块碎片为代价的，如果以后要分配的大对象比最大的碎片还大，那么即使它比所有碎片的总大小要小，也是无法在不扩展大对象堆的前提下分配成功的，此时有可能引发内存不足的异常。

我想到一个方案，可以让大对象堆也能压缩，而且时间开销在可接受的范围内，原理是利用页表。我们知道，程序能看到的内存地址都是虚拟地址，是通过页表映射到物理地址的，连续的虚拟地址对应的物理地址未必连续，反之亦然。在内存中移动大量数据，开销很大，因为数据真的要在物理内存上复制，但如果我们不动物理内存上的数据，只修改页表及其缓存TLB，即修改了物理地址与虚拟地址的映射关系，开销就会小得多，而且对于应用程序来说，同样达到了内存移动的效果。（物理内存上没有数据移动，但对象的虚拟地址却变了，对应用程序来说，这就是数据移动了！）

当然，如果要用这种方法实现压缩大对象堆，也会有一些局限性：比如每个大对象必须占据整数页的空间，且大对象的起始地址必须是某页的起始地址，这样大对象之间会出现一些小碎片（不会超过一页的大小，即不超过4K，与85K以上的大对象本身相比，还是很小的），但小碎片总比大碎片好呀，就看怎么权衡了，而且这些小碎片也是可以被利用的，比如可以把一些大小合适的2代小对象存储到这些小碎片中，以节约小对象堆的空间。

PS: 现在的一些虚拟机软件的实现似乎就使用了类似的方法，以达到提高效率的目的。

该问题的英文讨论贴：https://github.com/dotnet/coreclr/issues/555