Allocation Budget, você sabe o que é?

É comum ouvirmos que não compreendemos exatamente como o GC é ativado. Neste artigo, buscaremos desmistificar esse assunto, explorando como o GC é acionado e gerencia as alocações.

Em linhas gerais, o GC é responsável por gerenciar as alocações de memória, então é natural que seja ativado com base nessas alocações. Nesse contexto, surge o conceito de Allocation Budget, que desempenha um papel importante no acionamento do GC.

Além do Allocation Budget existem outros fatores que podem desencadear a ativação do GC, como a alta pressão da memória física da máquina ou a chamada explícita do método GC.Collect() pelo usuário.

O Allocation Budget é um valor calculado por Geração do GC que ao ser alcançado/ultrapassado, pode "condenar" a geração a coleta.

Para Gen0 esse valor é verificado a cada nova alocação e para a Gen1 e Gen2 onde não existem objetos novos alocados direto nestas gerações então nestes casos serão utilizados os objetos promovidos.

O valor do Allocation Budget é calculado principalmente utilizando a taxa de sobrevivência da geração, onde maior a quantidade de objetos sobreviventes maior será o valor do Allocation Budget a ideia é não executar GCs prematuros. Mas se observarmos uma baixa taxa de sobrevivência teremos gerações com tamanhos pequenos.

A Gen0 é a que recebe a maioria das alocações e possui um valor de Allocation Budget extremamente dinâmico. No entanto, o processo de execução do GC é complexo e leva em consideração outros pontos antes de proceder com a coleta.

Resumidamente, o processo é o seguinte:

1. Uma nova alocação é feita na Gen0 para objetos com tamanho inferior a 85.000 bytes.
2. O GC é acionado na Gen0 e verifica o Allocation Budget das outras gerações para determinar se a geração deve ser condenada.
3. O GC avalia se é possível executar o GC de forma concorrente e se a compactação deve ser realizada. Nesse momento, as informações de fragmentação são inseridas no contexto.
4. Se a execução concorrente for possível, a marcação e a limpeza são realizadas, não vai ocorre a compactação.
5. Se a execução concorrente não for possível, a marcação é feita e é avaliado se a compactação é necessária. Se for, ela é realizada, caso contrário, a limpeza é realizada.

O processo acima está bem simplificado, pois não leva em conta o LOH (Large Object Heap) e o POH (Pinned Object Heap). Falaremos sobre eles em breve.

Compreender como o GC é ativado é fundamental para o desenvolvimento de aplicações eficientes e escaláveis. Saber como o Allocation Budget é calculado e como os diferentes fatores podem afetar a ativação do GC pode ajudar os desenvolvedores a otimizar o desempenho de suas aplicações e evitar problemas relacionados a gerenciamento de memória. Com esse conhecimento, é possível tomar decisões mais acertadas sobre como alocar e desalocar memória, melhorando assim a eficiência e a estabilidade de suas aplicações.