關於C#的垃圾回收機制，Finalize和Dispose的區別(自認爲很清晰了,有疑問的評論)

來到個新地方，新學習C#，前面看到C#的垃圾回收，Finalize和Dispose時，老是隻知其一;不知其二，迷迷糊糊。此次好了，前面連續兩次面試問到這個問題，腦子裏不是很清晰，加上用英文來表達，更是雪上加霜的感受。

 

回來，好好看了相關資料，從網上看，總沒有人能說的很清晰，每每很深奧的樣子，拿了本<C# language 7.0>，這樣中英文結合看，總算清晰了。

如今主要是找工做，沒有時間寫詳細，先就說個重點：

1. 垃圾回收器GC負責託管對象的回收。GC經過從應用根對象開始(如全局變量，靜態變量等)去訪問對象到來判斷對象是否能回收，若是沒法到達對象，則對像能夠被回收。

而不是經過引用計數法來判斷對象是否須要被回收，由於引用計數沒法解決一個循環引用的兩個對象的回收，他們的引用計數都爲1，但實際這兩個對象是整個應用程序中的孤島對象，

從應用程序根對象開始追蹤是沒法訪問到的，應該被回收。（後續詳細解釋）

2. 垃圾回收很耗性能，通常只在分配新對象發現空間不夠用時才觸發回收。也就是說，什麼時候回收對用戶來講是不可控，未知的。

具體回收時採用的算法是分步回收，即分代回收的方法。其基於統計原理，新產生的對象老是有最大的可能性不被使用而須要回收，好比新調用函數中的新分配的局部對象；而通過幾回回收週期中存活下來的對象，則更不可能被回收掉，如全局變量等。

  GC初始化默認每一個對象都是須要回收的，回收觸發時，經過檢測從根對象開始是否能訪問到來判斷對象是否真的能夠回收。GC將對象標籤爲3代，分別是0，1，和2代對象。0代是尚未通過一次回收檢測的對象(沒檢測過，默認都是能夠回收的)，1表明示通過一次回收檢測後存活下來(即不能回收)的對象，而2表明示通過2次以上檢測仍存活的對象。

 GC檢測依照順序，分別檢測0代，1代和2代。可是若是檢測到0代，回收部分對象後，發現空間已經足夠新對象使用，回收檢測馬上中止。若是仍然不夠，纔會繼續檢測1代對象，直至2代對象。經過這樣的方法，避免垃圾回收機制產生做用時的性能消耗。大部分狀況下，0代檢測就能釋放足夠空間應付新對象的分配，這樣後續的垃圾回收過程就能夠避免。

從回收過程也能夠看出，一次回收過程當中，哪一個對象能被回收，也是不可控，未知的。

3.垃圾回收器對堆託管對象能夠回收，但對非託管對象就須要使用用戶手動回收。非託管對象包括文件句柄，socket，數據庫鏈接等。這類對象除了自己是託管外，其內部還包含對操做系統資源申請的對象，這類對象須要使用者主動釋放。如文件打開後，須要關閉。

非託管對象的釋放，C#提供了兩種方式。一種是使用Finalize()，一種是使用Dispose().

3.1 Finalize接口是Object的虛保護函數，C#全部的對象都繼承自Object，因此都自然能夠重寫該接口。但C#編譯器在此處作了限制，外部用戶只能改寫析構函數，編譯器編譯析構函數時，自動會加上Finalize()的調用。所以加上析構函數，就等於重寫了Finalize接口。析構函數是垃圾回收器負責調用的，那就意味着Finalize的調用，也是GC負責調用。考慮到上面GC回收對象的機制的特色，咱們能夠得出Finalize是不肯定什麼時候會調用的，雖然確定的是，其最後始終會被調用。

Finalize被GC調用的具體過程是：新對象產生時，CLI會監測到Finalize有重寫，會將對象放入一個Finalization Queue；GC發生做用時，若是該對象被檢測出能夠回收，則會先將其從Finalization Queue的引用隊列移到另一個叫freachable的引用隊列，等待下次回收時，在對象空間被釋放前，該隊列的裏對象的Finalize接口被保證調用。

Dispose()來自於接口IDispose，因此只要繼承IDispose接口，咱們就能夠重寫Dispose，在裏面來釋放非託管對象。與Finalize不一樣的是，Dispose接口的調用，須要使用者本身肯定什麼時候調用，所以該調用是明確見效的。使用具備Dispose接口的對象時，通常是採用catch，finally 的形式，在finally調用dispose，這樣確保無論出現什麼狀況dispose能夠被調用到。C#利用using關鍵字簡化了該種調用方式。(using db = new DbMyContext()){ ... }這樣離開這個using語句塊後，CLI會自動調用using新生成對象的Dispose接口。

3.2 這二者方式各有優缺點。Finalize能夠由GC確保最終會調用，非託管對象能夠被釋放，用戶能夠不用操心，但又不肯定什麼時候會釋放。Dispose能夠明確馬上釋放，但又是不可靠的，由於使用者(程序員本身)可能會忘記顯式的調用Dispose接口。

基於此，最好的辦法是利用二者的優勢，一塊兒使用。就是說在這兩個地方都來釋放，確保非託管資源必定釋放。由於Fialize的調用是垃圾回收器處理，消耗性能和時間。一旦肯定已經調用了Dispose之後，後續的Finalize是能夠不用調用的,GC.SuppressFinalize(this)能夠完成該功能來，中止Finalize的使用。

基於此，微軟給出了一種推薦的寫法：

public class MyRefObj : IDispose{

private bool disposed = false; // check whether the Dispose() has been called


//disposing is used to indicate whethet to explicitly call the managed objects' dispose

void CleanUp(bool disposing){

　　if (!this.disposed)
　　{
　　　　if (disposing){

　　　　...  // Clean up the managed resource explicitly, like call the managed objects' Dispose

　　　　}

　　　　... // Clean up the unmanaged resource

　　} 

　　disposed = true;

  }

public void Dispose()
{
　　CleanUp(true);

// Now suppress finalization.
    GC.SuppressFinalize(this);
}

~ MyRefObj()
{
　　CleanUp(false);
}
}

 

說明，析構函數中的CleanUP參數不能爲true，由於CleanUp裏面會對一些託管資源調用Dispose接口，而託管資源什麼時候被回收是不肯定的，所以這些調用的行爲是不肯定的，因此不能調用。

 

基本要點都說完了，後面在補充細節說明。

 

1. C#中的Object，Class和reference的關係

Object是Class的一個實例，而Reference是一個指針。學過C/C++的很好理解，實際其內容是一個內存地址，該內存地址裏存放的是實際的對象。

C#中全部的類的實例化都是經過引用實現，實際是使用new 來實例化一個類。以下舉例說明：

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    Console.WriteLine("***** GC Basics *****");
    // Create a new Car object on the managed heap. We are returned a reference to this object ("refToMyCar").
    Car refToMyCar = new Car("Zippy", 50);
    // The C# dot operator (.) is used to invoke members on the object using our reference variable.
    Console.WriteLine(refToMyCar.ToString());
    Console.ReadLine();
  }
}

其中變量refToMyCar實際就是一個引用，一個指針，指向實際的實例對象Car("Zippy", 50)

在C#中，引用refToMyCar和實例對象Car("Zippy", 50)是存放於不一樣的內存塊中，分別叫作堆棧區和託管內存堆區；

程序的堆棧區是一個臨時數據區，存放函數調用的對象，局部變量等，函數調用完存放於堆棧區的對象的生命期就結束了，每一個線程都有固定大小的堆棧。

而堆是一個全局內存區，全部分配在Managed Heap的對象，須要管理什麼時候釋放。在C/C++語言中，這部分數據須要顯示的delete和new配套使用，而在C#中，會被.NET CLR來管理，就是說你在託管堆中只管生成新的實例，而不用管該實例佔用空間的釋放，這由CLR自動管理，實際就是垃圾回收器乾的事情。

2. 垃圾回收器(GC)

 GC是怎樣知道一個對象不在使用了呢，這涉及到後面描述的具體算法，簡而言之就是GC發現，沒法從代碼根應用到達的對象。能夠以一個不太嚴謹的解釋來理解，就是該分配在堆區的

對象，已經沒有外部引用了。以下一段代碼：

static void MakeACar()
{
  // If myCar is the only reference to the Car object, it *may* be destroyed when this
  method returns.
  Car myCar = new Car();
}

Car的對象在函數外，沒有能夠引用到，就意味着該對象能夠被回收了。

3.

C#有兩類對象，託管和非託管對象。這個託管指的是對象被誰管理，在.net框架裏，就是被CLR託管。非託管對象，指的是一些操做系統提供的資源，好比文件句柄，Socket，數據庫鏈接等。

這些資源對象的使用，須要像操做系統申請而且使用完後，及時的歸還。好比C#的FileStream類，咱們使用時有以下一段代碼：

FileInfo finfo = new FileInfo(FilePath);
//以打開或者寫入的形式建立文件流
using (FileStream fs = finfo.OpenWrite())
...{
//根據上面建立的文件流建立寫數據流
StreamWriter sw = new StreamWriter(fs, System.Text.Encoding.Default);
//把新的內容寫到建立的HTML頁面中
sw.WriteLine(strhtml);
sw.Flush();
sw.Close();
}

其中，finfo, fs, sw三個分別爲FileInfo,FileStream,StreamWriter的對象。