【轉(zhuǎn)載】C#內(nèi)存管理之托管堆與非托管堆

faunus

在 .NET Framework 中，內(nèi)存中的資源(即所有二進制信息的集合)分為“托管資源”和“非托管資源”。托管資源必須接受 .NET Framework 的 CLR (通用語言運行時)的管理(諸如內(nèi)存類型安全性檢查)，而非托管資源則不必接受 .NET Framework 的 CLR 管理。

(了解更多區(qū)別請參閱 .NET Framework 或 C# 的高級編程資料)托管資源在 .NET Framework 中又分別存放在兩種地方：“堆�！焙汀巴泄芏选�(以下簡稱“堆”)；規(guī)則是，所有的值類型(包括引用和對象實例)和引用類型的引用都存放在“堆�！敝�，而 所有引用所代表的對象實例都保存在堆中。


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(包括引用和對象實例)和引用類型的引用其實是不需要什么“垃圾回收器”來釋放內(nèi)存的，因為當它們出 了作用域后會自動釋放所占內(nèi)存(因為它們都保存在“堆�！敝�，學過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可知這是一種先進后出的結(jié)構(gòu))；
2、只有引用類型的引用所指向的對象實例才保存 在“堆”中，而堆因為是一個自由存儲空間，所以它并沒有像“堆棧”那樣有生存期(“堆�！钡脑�素彈出后就代表生存期結(jié)束，也就代表釋放了內(nèi)存)，并且非常 要注意的是，“垃圾回收器”只對這塊區(qū)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(zhí)行(當堆中的資源需要釋放時)，而是在引用類型的 引用被刪除和它在"堆"中的對象實例被刪除中間有個間隔，為什么呢? 因為“垃圾回收器”的調(diào)用是比較消耗系統(tǒng)資源的，因此不可能經(jīng)常被調(diào)用！(當然，用戶代碼可以用方法 System.GC.Collect() 來強制執(zhí)行“垃圾回收器”)


然而，大多數(shù)情況下，我們需要明確地在不執(zhí)行“垃圾回收器”的情況下釋放托管資源(因為只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(diào)用“垃圾回收器”，因為“垃圾回收器”太浪費系統(tǒng)資源了)，或需要釋放“非托管資源”，這時候我們該怎么辦? 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(tǒng)自動實現(xiàn)的，一般情況不需要用戶干預(yù))，否則 Windows 系統(tǒng)會因為內(nèi)存耗盡而……現(xiàn)在，我來告訴怎么辦，那就是使用類的 Dispose() 方法釋放所有類型資源和使用析構(gòu)方法釋放非托管資源！
1、Dispose() 方法要通過Dispose()方法來釋放資源，那么在類定義的時候執(zhí)"System.IDisposable"接口，然后在類中必須包含這樣定義的方 法"void Dispose()" (在Dispose()方法中就是用戶自己寫的釋放資源的代碼段)，這樣一來，用戶就會知道可以通過人為地調(diào)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(diào)用Dispose()方法來釋放托管資源的!
2、析構(gòu)方法在 C# 中定義析構(gòu)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，那么請一定不要定義析構(gòu)方法，這是因為對 象執(zhí)行了析構(gòu)方法，那么“垃圾回收器”在釋放托管資源之前要先調(diào)用析構(gòu)方法，然后第二次才真正釋放托管資源，這樣一來，兩次刪除動作的花銷比一次大多的! (不過，即使你在類中已經(jīng)定義了析構(gòu)方法，仍然有辦法“屏蔽”它，這將在后面的代碼范例中說明)在析構(gòu)方法中，就是用戶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范 Dispose() 方法和析構(gòu)方法如何使用：

1. <font size="4">    public class ResourceHolder : System.IDisposable   
   
2.     {        
   
3.         public void Dispose()        
   
4.         {            
   
5.             Dispose(true);            
   
6.             System.GC.SuppressFinalize(this);            
   
7.             // 上面一行代碼作用是防止"垃圾回收器"調(diào)用這個類中的方法            
   
8.             // “~ResourceHolder()”            
   
9.             // 為什么要防止呢? 因為如果用戶記得調(diào)用 Dispose() 方法，那么            
   
10.             // “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            
    
11.             // 如果用戶不記得調(diào)用呢，就讓“垃圾回收器”幫我們?nèi)ァ岸啻艘慌e”吧 ^_^            
    
12.             // 你看不懂我上面說的不要緊，下面我還有更詳細的解釋呢！        
    
13.         }        
    
14.         
    
15.         protected virtual void Dispose(bool disposing)        
    
16.         {            
    
17.             if (disposing)            
    
18.             {               
    
19.                 // 這里是清理“托管資源”的用戶代碼段            
    
20.             }                  
    
21.             // 這里是清理“非托管資源”的用戶代碼 段        
    
22.         }        
    
23.         
    
24.         ~ResourceHolder()        
    
25.         {            
    
26.             Dispose(false);        
    
27.         }   
    
28.     }</font>

復(fù)制代碼

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(tǒng)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：

1. <font size="4">    ************************************************************
   
2.     ** 釋放由此 Brush 對象使用的所有資源。                     
   
3.     ** public void Dispose()                                    
   
4.     ** 該成員支持 .NET 框架結(jié)構(gòu)，因此不適用于直接從代碼中使用。
   
5.     ** protected virtual void Dispose(bool);                    
   
6.     *************************************************************</font>

復(fù)制代碼

這里，我們必須要清楚，需要用戶調(diào)用的是方法 Dispose() 而不是方法 Dispose(bool)，然而，這里真正執(zhí)行釋放工作的方法卻并不是 Dispose()，而是 Dispose(bool) ！為什么呢?仔細看代碼，在 Dispose() 中，調(diào)用了 Dispose(true)，而參數(shù)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(gòu)方法是用來釋放非 托管資源的”，那么這里既然 Dispose() 可以完成釋放非托管資源的工作，還要析構(gòu)方法干什么呢？
其實，析構(gòu)方法的作用僅僅是一個“備份”！為什么呢？嚴格地說，凡執(zhí)行了接口 “IDisposable”的類，那么只要程序員在代碼中使用了這個類的對象實例，那么早晚得調(diào)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，那么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(gòu)方法中(上面的例子對應(yīng)的是 “~ResourceHolder()”)，那么程序員想調(diào)用這段釋放代碼是不可能做到的(因為析構(gòu)方法不能被用戶調(diào)用，只能被系統(tǒng)，確切說是“垃圾回收 器”調(diào)用)，所以大家應(yīng)該知道為什么上面例子中“清理非托管資源的用戶代碼段”是在 Dispose(bool) 中，而不是 ~ResourceHolder() 中！
不過不幸的是，并不是所有的程序員都時刻小心地記得調(diào)用 Dispose() 方法，萬一程序員忘記調(diào)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(只不過會推遲一會兒)，那么非托管資源呢？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(gòu)方法”呢！如果忘記調(diào)用 Dispose()，那么“垃圾回收器”也會調(diào)用“析構(gòu)方法”來釋放非托管資源的！(多說一句廢話，如果程序員記得調(diào)用 Dispose() 的話，那么代碼 System.GC.SuppressFinalize(this) 則可以防止“垃圾回收器”調(diào)用析構(gòu)方法，這樣就不必多釋放一次“非托管資源”了) 所以我們就不怕程序員忘記調(diào)用 Dispose() 方法了。
所以我說了這么一大堆的理由，綜合起來只有兩點：
*1、程序員們啊，千萬不要忘記調(diào)用 Dispose() 方法！(如果有的話 ^_^)
*2、萬一忘記，不要著急……還有救！�。∫驗檫�有“垃圾回收器”幫我們自動調(diào)用析構(gòu)方法！