菜鳥之旅——.NET垃圾回收機制

時間 2019-11-24

標籤菜鳥之旅垃圾回收機制简体版

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　　.NET的垃圾回收機制是一個很是強大的功能，儘管咱們不多主動使用，但它一直在默默的在後臺運行，咱們仍須要意識到它的存在，瞭解它，作出更高效的.NET應用程序；下面我分享一下我對於垃圾回收機制（GC）的學習心得。html

GC的必要性

　　咱們知道程序會須要向內存堆使用new請求內存，而後將請求的內存初始化並使用，使用完畢以後，變清理資源和釋放內存，等待別的程序來請求使用；對內存資源的管理方式，如今存在這麼幾種管理方式：算法

　　一、手動管理：C、C++windows

　　二、計數管理：COMapp

　　三、自動管理：.NET、JAVA、PHPide

　　如今的高級語言基本上都實現了自動管理內存，這是由於手動管理內存會由於人爲的緣由產生如下問題：函數

　　一、開發人員忘記釋放請求的內存，形成內存泄漏，如果內存泄露過多，則可能會形成內存溢出，致使程序沒法運行；post

　　二、應用程序訪問已釋放的內存，形成數據讀取錯誤。性能

　　因而可知，手動去管理堆裏面的內存可靠程度，會因開發人員的不一樣而不一樣，在C++因指針而出現的問題可很多；並且易出現Bug等亂七八糟的問題，影響系統穩定性，因此自動化管理內存是必要的。學習

GC的工做原理

　通用概念

　　回收時機

　　當應用程序分配新的對象，GC的代的預算大小已經達到閾值，好比GC的第0代已滿；優化

　　代碼主動顯式調用System.GC.Collect()；

　　其餘特殊狀況，好比，windows報告內存不足、CLR卸載AppDomain、CLR關閉，甚至某些極端狀況下系統參數設置改變也可能致使GC回收。

　　應用程序根

　　應用程序根（application root）：根（root）就是一個存儲位置其中保存着對託管堆上一個對象的引用，根能夠屬性下面任何一個類別

全局對象和靜態對象的引用
應用程序代碼庫中局部對象的引用
傳遞進一個方法的對象參數的引用
等待被終結（finalize，後面介紹）對象的引用
任何引用對象的CPU寄存器

　　代

　　垃圾回收器將託管堆(heap)裏面的對象劃分爲3個代（通常爲3代），可使用GC.MaxGeneration()方法來進行查詢當前系統所支持的最大代數：

　　一、G0 小對象(Size<85000Byte)：新分配的小於85000字節的對象

　　二、G1:在GC中倖存下來的G0對象

　　三、G2:大對象(Size>=85000Byte);在GC中倖存下來的G1對象

　　當一個對象被new的時候，它的代爲0，通過一次回收以後，若該對象沒有被回收，則代上升，變爲1，若每次回收都倖存下來，則代都會上升，最大代爲操做系統所支持的最大代。

　　由於將對象以代劃分，而且能夠單獨回收某一個世代，避免回收整個託管堆，提高性能。一個基於代的垃圾回收器有一下特色：

　　一、對象越新，生存期越短；

　　二、對象越老，生存期越長；

　　三、回收堆的一部分，速度快於回收整個堆。

　工做過程

　　標記對象

　　在垃圾回收的第一步就是標記對象：垃圾回收器會認爲託管堆中的全部對象都是垃圾，而後垃圾回收器會去檢查全部的應用程序根，遍歷每一個根所引用到的對象，將其標記爲活動的（live ），全部的根對象都檢查完以後，有標記的對象就是可達對象，未標記的對象就是不可達對象，不可達對象就是回收的目標。

　　弱引用對象則不在考慮範圍以內，因此必定會被回收掉的。

　　銷燬對象，釋放內存

　　在通過第一步的對象篩選以後，回收沒有被引用的對象，就是不可達對象，GC調用對象默認的終結器Finalize()，銷燬對象以後，將內存也釋放掉。

　　同時，還存在引用的對象，就是可達對象的世代變爲下一個世代。

　　壓縮堆內存

　　通過第二步的銷燬對象和釋放內存以後，倖存下來的對象在堆中的排列多是不連續的，這時在堆中存在很是多的內存碎片，程序在new對象的時候都是請求一段連續的內存，則內存碎片可能就沒法再次利用（雖然沒有被使用），形成內存資源的浪費，因此垃圾回收的最後一步就是壓縮內存：將垃圾回收後倖存的對象移動到一塊兒，而且將各個對象的引用更新到對象新的位置上，保證對象引用的正確性。

　　注：從這裏看得出，在壓縮堆內存的時候，全部相關線程必須暫停，由於壓縮時不能保證對象引用的正確性，因此在垃圾回收的時候，GC會劫持全部相關線程，在回收完畢以後，被劫持的線程纔會正常工做，因此垃圾回收勢必會影響必定的性能，因此慎用System.GC.Collect()。

　Finalize()與Dispose()

　　上面說到，GC在回收對象的時候是調用對象的終結器Finalize()來實現的，那麼，就簡單的總結一下Finalize()與Dispose()吧：

　　一、調用者：

　　　　Finalize只能由GC調用

　　　　Dispose由開發人員顯示調用，也可使用use區塊，在程序離開區塊使自動調用Dispose方法

　　二、調用時機：

　　　　Finalize因爲是GC調用的，因此調用時機是垃圾回收的時候調用，時機不肯定

　　　　Dispose因爲是顯示調用，因此調用時機是肯定的，在調用方法的時候就調用了

　　三、目的：

　　　　這裏的目的主要說是Dispose出現的目的；

　　　　首先是.NET存在託管資源和非託管資源，通常來講，非託管資源數量有限，比較珍貴，在使用完畢以後，但願可以釋放掉，那麼將釋放非託管資源的方法寫到終結器Finalize裏面也是能夠的，可是因爲Finalize的調用時機不肯定，致使釋放資源不及時，那麼有限的非託管資源很快就被佔用完畢，因此，爲了可以及時的釋放掉這類資源，咱們須要可以顯示調用的方法，這就是Dispose。

　　　　Finalize主要是爲了GC釋放託管資源和銷燬對象，釋放內存

　　　　Dispose主要是爲了釋放託管和非託管資源和銷燬對象，釋放內存

　　注：沒必要擔憂資源的重複釋放問題，就算是重複釋放，.NET也作好了相應措施來處理，不會拋出異常。

　　　　下面貼一個MSDN推薦的標準的Dispose實現方式

    class Class : IDisposable
    {
        // 標識：是否釋放託管資源
        private bool disposed = false;

        // 顯示調用的方法
        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
            // 將對象從垃圾回收器鏈表中移除，
            // 從而在垃圾回收器工做時，只釋放託管資源，而不執行此對象的析構函數
            GC.SuppressFinalize(this);
        }

        // 受保護的釋放資源方法
        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (!this.disposed)
            {
                if (disposing)
                {
                    // 此處寫釋放託管資源的方法
                }
                disposed = true;

                // 此處寫釋放非託管資源的方法
            }
        }
        ~Class()
        {
            // 這裏是防止忘記顯示調用Dispose()，在GC進行垃圾回收的時候進行釋放非託管資源
            Dispose(false);
        }
    }