C#自動記憶體管理機制深入剖析

在.NET Framework中,記憶體中的資源(即所有二進制資訊的集合)分為"托管資源"和"非托管資源".托管資源必須接受.NET Framework的CLR(通用語言運作時)的管理(諸如記憶體類型安全性檢查),而非托管資源則不必接受.NET Framework的CLR管理. (了解更多差別請參閱.NET Framework或C#的進階程式設計資料)

托管資源在.NET Framework中又分别存放在兩種地方: "堆棧"和"托管堆"(以下簡稱"堆");規則是,所有的值類型(包括引用和對象執行個體)和引用類型的引用都存放在"堆棧"中,而所有引用所代表的對象執行個體都儲存在堆中.

在C#中,釋放托管資源是可以自動通過"垃圾回收器"完成的(注意,"垃圾回收"機制是.NET Framework的特性,而不是C#的),但具體來說,仍有些需要注意的地方:

1.值類型(包括引用和對象執行個體)和引用類型的引用其實是不需要什麼"垃圾回收器"來釋放記憶體的,因為當它們出了作用域後會自動釋放所占記憶體(因為它們都儲存在"堆棧"中,學過資料結構可知這是一種先進後出的結構);

2.隻有引用類型的引用所指向的對象執行個體才儲存在"堆"中,而堆因為是一個自由存儲空間,是以它并沒有像"堆棧"那樣有生存期("堆棧"的元素彈出後就代表生存期結束,也就代表釋放了記憶體),并且非常要注意的是,"垃圾回收器"隻對這塊區域起作用;

3."垃圾回收器"也許并不像許多人想象的一樣會立即執行(當堆中的資源需要釋放時),而是在引用類型的引用被删除和它在"堆"中的對象執行個體被删除中間有個間隔,為什麼呢? 因為"垃圾回收器"的調用是比較消耗系統資源的,是以不可能經常被調用!

(當然,使用者代碼可以用方法System.GC.Collect()來強制執行"垃圾回收器")

然而,大多數情況下,我們需要明确地在不執行"垃圾回收器"的情況下釋放托管資源(因為隻需要釋放一部分但又是非常需要釋放的資源,但最好不要調用"垃圾回收器",因為"垃圾回收器"太浪費系統資源了),或需要釋放"非托管資源",這時候我們該怎麼辦? 這是我們寫代碼的時候必須要考慮的問題("垃圾回收器"是系統自動實作的,一般情況不需要使用者幹預),否則Windows系統會因為記憶體耗盡而...

現在,我來告訴怎麼辦,那就是使用類的Dispose()方法釋放所有類型資源 和 使用析構方法釋放非托管資源!

1.Dispose()方法

要通過Dispose()方法來釋放資源,那麼在類定義的時候執"System.IDisposable"接口,然後在類中必須包含這樣定義的方法"void Dispose()" (在Dispose()方法中就是使用者自己寫的釋放資源的代碼段),這樣一來,使用者就會知道可以通過人為地調用Dispose()方法來釋放資源. 不過需要注意的是,"垃圾回收器"并不是通過調用Dispose()方法來釋放托管資源的!

2.析構方法

在C#中定義析構方法的格式是" ~CLASS_NAME() ".非常需要注意的是,如果一個類中沒有使用到非托管資源,那麼請一定不要定義析構方法,這是因為對象執行了析構方法,那麼"垃圾回收器"在釋放托管資源之前要先調用析構方法,然後第二次才真正釋放托管資源,這樣一來,兩次删除動作的花銷比一次大多的! (不過,即使你在類中已經定義了析構方法,仍然有辦法"屏蔽"它,這将在後面的代碼範例中說明) 在析構方法中,就是使用者自己寫的釋放非托管資源的代碼段.

下面使用一段代碼來示範Dispose()方法和析構方法如何使用:

   public class ResourceHolder : System.IDisposable

   {

      public void Dispose()

      {

         Dispose(true);

         System.GC.SuppressFinalize(this);

         // 上面一行代碼作用是防止"垃圾回收器"調用這個類中的方法

         // " ~ResourceHolder() "

         // 為什麼要防止呢? 因為如果使用者記得調用Dispose()方法,那麼

         // "垃圾回收器"就沒有必要"多此一舉"地再去釋放一遍"非托管資源"了

         // 如果使用者不記得調用呢,就讓"垃圾回收器"幫我們去"多此一舉"吧 ^_^

         // 你看不懂我上面說的不要緊,下面我還有更詳細的解釋呢!

      }

      protected virtual void Dispose(bool disposing)

      {

         if (disposing)

         {

          // 這裡是清理"托管資源"的使用者代碼段

         }

        // 這裡是清理"非托管資源"的使用者代碼段

      }

      ~ResourceHolder()

      {

         Dispose(false);

      }

   }

上面的代碼是一個典型的有兩種Dispose方法的類定義.

在.NET Framework中有很多系統類是用這種方法定義Dispose()方法的,例如:

MSDN中，System.Drawing.Brush.Dispose方法就是這樣定義的:

************************************************************

* 釋放由此 Brush 對象使用的所有資源。                      *

* public void Dispose()                                    *

* 該成員支援 .NET 架構結構，是以不适用于直接從代碼中使用。 *

* protected virtual void Dispose(bool);                    *

************************************************************

這裡,我們必須要清楚,需要使用者調用的是方法Dispose()而不是方法Dispose(bool),然而,這裡真正執行釋放工作的方法卻并不是Dispose(),而是Dispose(bool) ! 為什麼呢?仔細看代碼,在Dispose()中,調用了Dispose(true),而參數為"true"時,作用是清理所有的托管資源和非托管資源;大家一定還記得我前面才說過,"使用析構方法是用來釋放非托管資源的",那麼這裡既然Dispose()可以完成釋放非托管資源的工作,還要析構方法幹什麼呢? 其實,析構方法的作用僅僅是一個"備份"!

為什麼呢?

嚴格地說,凡執行了接口"IDisposable"的類,那麼隻要程式員在代碼中使用了這個類的對象執行個體,那麼早晚得調用這個類的Dispose()方法,同時,如果類中含有對非托管資源的使用,那麼也必須釋放非托管資源! 可惜,如果釋放非托管資源的代碼放在析構方法中(上面的例子對應的是 " ~ResourceHolder() "),那麼程式員想調用這段釋放代碼是不可能做到的(因為析構方法不能被使用者調用,隻能被系統,确切說是"垃圾回收器"調用),是以大家應該知道為什麼上面例子中"清理非托管資源的使用者代碼段"是在Dispose(bool)中,而不是~ResourceHolder()中! 不過不幸的是,并不是所有的程式員都時刻小心地記得調用Dispose()方法,萬一程式員忘記調用此方法,托管資源當然沒問題,早晚會有"垃圾回收器"來回收(隻不過會推遲一會兒),那麼非托管資源呢?它可不受CLR的控制啊!難道它所占用的非托管資源就永遠不能釋放了嗎? 當然不是!我們還有"析構方法"呢! 如果忘記調用Dispose(),那麼"垃圾回收器"也會調用"析構方法"來釋放非托管資源的!(多說一句廢話,如果程式員記得調用Dispose()的話,那麼代碼"System.GC.SuppressFinalize(this);"則可以防止"垃圾回收器"調用析構方法,這樣就不必多釋放一次"非托管資源"了) 是以我們就不怕程式員忘記調用Dispose()方法了.

是以我說了這麼一大堆的理由,綜合起來隻有兩點:

*1.程式員們啊,千萬不要忘記調用Dispose()方法! (如果有的話 ^_^)

*2.萬一忘記,不要着急...還有救!!! 因為還有"垃圾回收器"幫我們自動調用析構方法!