".NET的堆和棧"系列：

在" ASP.NET堆和棧一之基本概念和值類型內(nèi)存分配"中，了解了"堆"和"棧"的基本概念，以及值類型的內(nèi)存分配。我們知道：當執(zhí)行一個方法的時候，值類型實例會在"棧"上分配內(nèi)存，而引用類型實例會在"堆"上分配內(nèi)存，當方法執(zhí)行完畢，"棧"上的實例由操作系統(tǒng)自動釋放，"堆"上的實例由.NET Framework的GC進行回收。

在" ASP.NET堆和棧二之值類型和引用類型參數(shù)傳遞和內(nèi)存分配"中，我們了解了值類型參數(shù)和引用類型參數(shù)在傳遞時的內(nèi)存分配情況。

在" ASP.NET堆和棧三之引用類型對象拷貝和內(nèi)存分配"中，我們了解了在拷貝引用類型對象時的內(nèi)存分配情況。

而本篇的重點要放在：對托管和非托管資源的垃圾回收、處理以及內(nèi)存分配情況。

什么樣的對象被GC認為是垃圾？

當托管堆中的對象不被任何其它對象所引用，這些對象將成為被釋放的垃圾對象等待被GC回收。

每個應用程序都有一組根指針，這些根指針是不會被回收的，是由JIT編譯器和CLR運行時維護的一個列表。主要包括：

• 全局/靜態(tài)指針：指向全局或局部靜態(tài)變量
• 棧指針：指向應用程序線程所需要的那部分棧上空間
• 寄存器指針：指向托管堆所需要的那部分CPU中的內(nèi)存地址

以上，假設(shè)托管堆中有5個對象，1和5被跟指針引用，3依賴1,那么在這組托管堆對象中，2和4被回收后變成如下：

當運行時有新的引用對象產(chǎn)生，將會被放到托管堆中這組對象的最上面。

GC如何回收？

GC對托管堆中對象的回收

GC采用一定的算法在托管堆中遍歷所有對象，最終形成一個可達對象和不可達對象，不可達對象將被回收。

GC對非托管堆中對象的回收、處理

對資源的回收

比如文件、數(shù)據(jù)庫鏈接、網(wǎng)絡(luò)鏈接等，這些不再托管堆中的對象如何被回收呢？

1、通過析構(gòu)函數(shù)回收

public class Sample{    //析構(gòu)函數(shù)    ~Sample()    {    }}

在托管堆中，那些帶有析構(gòu)函數(shù)的實例，將被放置到"Finalization Queue"中。

對于那些不被任何其它對象所引用，如果沒有析構(gòu)函數(shù)，比如2，將被直接回收，如果有析構(gòu)函數(shù)，例如4，會被放到"Freachable Queue"中，等待GC實施下一輪回收。

當為一個類添加析構(gòu)函數(shù)后，為GC增加了額外的工作，代價是比較昂貴的，更現(xiàn)實的做法是讓類來實現(xiàn)IDisposable接口。

2、通過實現(xiàn)IDisposable接口回收

首先讓一個類實現(xiàn)IDisposable接口。

public class ResourceClass : IDisposable{    public void Dispose()    {//TODO:實現(xiàn)回收邏輯    }}

在應用程序中調(diào)用如下實施回收。

using(ResourceClass re = new ResourceClass()){    }

對靜態(tài)值類型變量的處理

class Counter{    private static int s_Number = 0;         public static int GetNextNumber()    {int newNumber = s_Number;// DO SOME STUFFnewNumber += 1;s_Number = newNumber;return newNumber;    }}

如上，當方法有方法處理靜態(tài)字段就需要注意了，2個線程同時調(diào)用GetNextNumber()會得到相同的結(jié)果，而我們的本意是：每調(diào)用一次方法，靜態(tài)字段s_Number自增1。

我們可以在處理邏輯塊中加鎖，每次只允許一個線程執(zhí)行。

class Counter{    private static int s_Number = 0;         public static int GetNextNumber()    {lock (typeof(Counter)){    int newNumber = s_Number;        // DO SOME STUFF        newNumber += 1;    s_Number = newNumber;    return newNumber;}    }}

對靜態(tài)引用類型變量的處理

class Olympics{    public static Collection<Runner> TryoutRunners;} class Runner{    private string _fileName;    private FileStream _fStream;     public void GetStats()    {FileInfo fInfo = new FileInfo(_fileName);_fStream = _fileName.OpenRead();    }}

以上，在GetStats()方法中，由于沒有對FileStream及時關(guān)閉，如果Olympics恰巧有10萬個Runner的集合，10萬Runner都執(zhí)行沒有關(guān)閉FileStream的Gettats()方法，這將是一場災難！

Singleton模式可以很好地避免上述問題，它保證了在任何時候，內(nèi)存中只存在某個類的一個實例。

public class Earth{    private static Earth _instance = new Earth();    private Earth(){}    public static Earth GetInstance(){return _instance;}}

以上，單例模式的必要構(gòu)成要素包括：
1、私有靜態(tài)引用類型變量
2、私有構(gòu)造函數(shù)
3、獲取類實例的靜態(tài)方法

GC何時回收？

GC會周期性地執(zhí)行垃圾回收、內(nèi)存清理工作，以下情況會啟動GC：

• 托管堆內(nèi)存不足溢出時
• 調(diào)用GC.Collect()方法強制執(zhí)行垃圾回收
• Windows報告內(nèi)存不足
• CLR卸載AppDomain

GC回收之后，又執(zhí)行哪些操作？

GC在垃圾回收之后，托管堆上將出現(xiàn)多個被收集對象的"空洞"，為了避免托管堆的內(nèi)存碎片，會重新分配內(nèi)存、壓縮托管堆。

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