本文详细解析了.NET中的内存管理机制，包括托管内存的自动回收与非托管资源的手动释放，以及如何有效利用IDisposable接口进行资源管理。通过实例演示，帮助开发者更好地理解和实践.NET内存管理的最佳实践。
转自：http://blog.youkuaiyun.com/sykpboy/article/details/342971
http://www.cnblogs.com/lzh/archive/2007/07/18/822388.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_740c17ab0100p2gw.html
便于对文章的开展，需要先明确两个概念。
第一个就是很多人用.Net写程序，会谈到托管这个概念。那么.Net所指的资源托管到底是什么意思，是相对于所有资源，还是只限于某一方面资源？很多人对此不是很了解，其实.Net所指的托管只是针对内存这一个方面，并不是对于所有的资源；因此对于Stream，数据库的连接，GDI+的相关对象，还有Com对象等等，这些资源并不是受到.Net管理而统称为非托管资源。而对于内存的释放和回收，系统提供了GC-Garbage Collector，而至于其他资源则需要手动进行释放。
那么第二个概念就是什么是垃圾，通过我以前的文章，会了解到.Net类型分为两大类，一个就是值类型，另一个就是引用类型。前者是分配在栈上，并不需要GC回收；后者是分配在堆上，因此它的内存释放和回收需要通过GC来完成。GC的全称为“Garbage Collector”,顾名思义就是垃圾回收器，那么只有被称为垃圾的对象才能被GC回收。也就是说，一个引用类型对象所占用的内存需要被GC回收，需要先成为垃圾。那么.Net如何判定一个引用类型对象是垃圾呢，.Net的判断很简单，只要判定此对象或者其包含的子对象没有任何引用是有效的，那么系统就认为它是垃圾。
明确了这两个基本概念，接下来说说GC的运作方式以及其的功能。内存的释放和回收需要伴随着程序的运行，因此系统为GC安排了独立的线程。那么GC的工作大致是，查询内存中对象是否成为垃圾，然后对垃圾进行释放和回收。那么对于GC对于内存回收采取了一定的优先算法进行轮循回收内存资源。其次，对于内存中的垃圾分为两种，一种是需要调用对象的析构函数，另一种是不需要调用的。GC对于前者的回收需要通过两步完成，第一步是调用对象的析构函数，第二步是回收内存，但是要注意这两步不是在GC一次轮循完成，即需要两次轮循；相对于后者，则只是回收内存而已。
很明显得知，对于某个具体的资源，无法确切知道，对象析构函数什么时候被调用，以及GC什么时候会去释放和回收它所占用的内存。那么对于从C、C++之类语言转换过来的程序员来说，这里需要转变观念。
那么对于程序资源来说，我们应该做些什么，以及如何去做，才能使程序效率最高，同时占用资源能尽快的释放。前面也说了，资源分为两种，托管的内存资源，这是不需要我们操心的，系统已经为我们进行管理了；那么对于非托管的资源，这里再重申一下，就是Stream，数据库的连接，GDI+的相关对象，还有Com对象等等这些资源，需要我们手动去释放。
如何去释放，应该把这些操作放到哪里比较好呢。.Net提供了三种方法，也是最常见的三种，大致如下：
<!--[if !supportLists]-->1． <!--[endif]-->析构函数；
<!--[if !supportLists]-->2． <!--[endif]-->继承IDisposable接口，实现Dispose方法；
<!--[if !supportLists]-->3． <!--[endif]-->提供Close方法。
经过前面的介绍，可以知道析构函数只能被GC来调用的，那么无法确定它什么时候被调用，因此用它作为资源的释放并不是很合理，因为资源释放不及时；但是为了防止资源泄漏，毕竟它会被GC调用，因此析构函数可以作为一个补救方法。而Close与Dispose这两种方法的区别在于，调用完了对象的Close方法后，此对象有可能被重新进行使用；而Dispose方法来说，此对象所占有的资源需要被标记为无用了，也就是此对象被销毁了，不能再被使用。例如，常见SqlConnection这个类，当调用完Close方法后，可以通过Open重新打开数据库连接，当彻底不用这个对象了就可以调用Dispose方法来标记此对象无用，等待GC回收。明白了这两种方法的意思后，大家在往自己的类中添加的接口时候，不要歪曲了这两者意思。
接下来说说这三个函数的调用时机，我用几个试验结果来进行说明，可能会使大家的印象更深。
首先是这三种方法的实现，大致如下：
///<summary>
/// The class to show three disposal function
///</summary>
public class DisposeClass:IDisposable
{
public void Close()
{
Debug.WriteLine( "Close called!" );
}
~DisposeClass()
{
Debug.WriteLine( "Destructor called!" );
}
#region IDisposable Members
public void Dispose()
{
// TODO: Add DisposeClass.Dispose implementation
Debug.WriteLine( "Dispose called!" );
}
#endregion
}
对于Close来说不属于真正意义上的释放，除了注意它需要显示被调用外，我在此对它不多说了。而对于析构函数而言，不是在对象离开作用域后立刻被执行，只有在关闭进程或者调用GC.Collect方法的时候才被调用，参看如下的代码运行结果。
private void Create()
{
DisposeClass myClass = new DisposeClass();
}
private void CallGC()
{
GC.Collect();
}
// Show destructor
Create();
Debug.WriteLine( "After created!" );
CallGC();
运行的结果为：
After created!
Destructor called!
显然在出了Create函数外，myClass对象的析构函数没有被立刻调用，而是等显示调用GC.Collect才被调用。
对于Dispose来说，也需要显示的调用，但是对于继承了IDisposable的类型对象可以使用using这个关键字，这样对象的Dispose方法在出了using范围后会被自动调用。例如：
using( DisposeClass myClass = new DisposeClass() )
{
//other operation here
}
如上运行的结果如下：
Dispose called!
那么对于如上DisposeClass类型的Dispose实现来说，事实上GC还需要调用对象的析构函数，按照前面的GC流程来说，GC对于需要调用析构函数的对象来说，至少经过两个步骤，即首先调用对象的析构函数，其次回收内存。也就是说，按照上面所写的Dispose函数，虽说被执行了，但是GC还是需要执行析构函数，那么一个完整的Dispose函数，应该通过调用GC.SuppressFinalize(this )来告诉GC，让它不用再调用对象的析构函数中。那么改写后的DisposeClass如下：
///<summary>
/// The class to show three disposal function
///</summary>
public class DisposeClass:IDisposable
{
public void Close()
{
Debug.WriteLine( "Close called!" );
}
~DisposeClass()
{
Debug.WriteLine( "Destructor called!" );
}
#region IDisposable Members
public void Dispose()
{
// TODO: Add DisposeClass.Dispose implementation
Debug.WriteLine( "Dispose called!" );
GC.SuppressFinalize( this );
}
#endregion
}
通过如下的代码进行测试。
private void Run()
{
using( DisposeClass myClass = new DisposeClass() )
{
//other operation here
}
}
private void CallGC()
{
GC.Collect();
}
// Show destructor
Run();
Debug.WriteLine( "After Run!" );
CallGC();
运行的结果如下：
Dispose called!
After Run!
显然对象的析构函数没有被调用。通过如上的实验以及文字说明，大家会得到如下的一个对比表格。
======================================================================
object objA = new object(); object objB = objA; objA = null; // 强迫回收。 GC.Collect(); objB.ToString();这里objA引用的对象并没有被回收，因为这个对象还有另一个引用，ObjB。
public class CountObject
{
public static int Count = 0;
public CountObject() { Count++; }
~CountObject() { Count--; }
}
static void Main() {
CountObject obj;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
obj = null; // 这一步多余，这么写只是为了更清晰些！
obj = new CountObject();
} // Count不会是1，因为Finalizer不会马上被触发，要等到有一次回收操作后才会被触发。
Console.WriteLine(CountObject.Count);
Console.ReadLine();
}
注意以上代码要是改用C++写的话会发生内存泄漏，因为我们没有用delete操作符手动清理内存，但是在托管代码中却不会发生内存泄漏，因为GC会自动检测没有引用了的对象并回收。这里作者推荐你只在实现IDisposable接口时配合使用Finalizer，在其他的情况下不要使用（可能会有特殊情况）。在非托管资源的释放一章我们会更好的了解IDisposable接口，现在让我们来做耶稣吧！public class Resurrection
{
public int Data;
public Resurrection(int data) { this.Data = data; }
~Resurrection() { Main.Instance = this; } }
public class Main {
public static Resurrection Instance;
public static void Main()
{
Instance = new Resurrection(1);
Instance = null;
GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers(); // 看到了吗，在这里“复活”了。
Console.WriteLine(Instance.Data); Instance = null; GC.Collect();
Console.ReadLine();
}
}
你可能会问："既然这个对象能复活，那么这个对象在程序结束后会被回收吗？"。会，"为什么？"。让我们按照GC的工作方式走一遍你就明白是怎么回事了。 1、执行Collect。检查引用。没问题，对象已经没有引用了。
public class Base : IDisposable
{
public void Dispose() { this.Dispose(true);
GC.SupressFinalize(this);
}
protected virtual void Dispose(bool disposing)
{
if (disposing) { // 托管类 }
// 非托管资源释放
}
~Base()
{
this.Dispose(false);
}
}
public class Derive : Base
{
protected override void Dispose(bool disposing)
{ if (disposing)
{
// 托管类
}
// 非托管资源释放 base.Dispose(disposing);
}
}
为什么要这样设计呢？让我在后面解说一下。现在我们讲讲实现这个Dispose方法的几个准则：
public class Fat
{
public int Data;
public Fat(int data) { this.Data = data; }
}
public class Main
{
public static void Main()
{
Fat oFat = new Fat(1);
WeakReference oFatRef = new WeakReference(oFat); // 从这里开始，Fat对象可以被回收了。
oFat = null;
if (oFatRef.IsAlive)
{
Console.WriteLine(((Fat) oFatRef.Target).Data); // 1
} // 强制回收。
GC.Collect();
Console.WriteLine(oFatRef.IsAlive); // False Console.ReadLine();
}
}
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