c#内存管理

在.net中内存资源可以分为托管资源和非托管资源。托管资源受CLR的管理，非托管资源则不受。 1、托管资源托管资源分别存放在“栈”和“托管堆”。 “值类型的实例作为局部变量时”和“引用类型的实例的引用”会存...

在.net中内存资源可以分为托管资源和非托管资源。托管资源受CLR的管理，非托管资源则不受。

1、托管资源

托管资源分别存放在“栈”和“托管堆”。

 “值类型的实例作为局部变量时”和“引用类型的实例的引用”会存放在栈上。

“值类型的实例作为类的成员时”和“引用类型的实例”会存放在堆上。

1.1、栈

栈又称线程栈，空间比较小，是一个先进后出的结构，内存是由地址高往低填充。

栈有一个指针，指向栈的下一个可用空间，当有变量入栈时，指针往低地址移动，当变量出栈时，指针回到高地址。

public static void Main()
{    
    int n = 1;    
    char c = 'a';
}

以上述代码为例，假设地址从2000开始。代码从Main开始执行，首先进入的是变量n，因为是整型所以占用4个字节，指针下移四个字节，变量n的值1存的地址为1997~2000。

下一行代码，为字符型变量c分配两个字节的空间，指针下移两个字节，变量c的值‘a’存的地址为1995~1996。

最后执行到Main函数的右括号，执行结束，删除num和c的值。指针先上移2个字节，删除c的值，再上移4个字节，删除num的值。

由于栈的内存是连续的，且只能从栈顶拿出或进入，所以不需要进行GC。

 1.2、堆

 堆是托管堆的简称，是由CLR进行管理的。它是程序运行时，CLR申请的一块内存，是属于进程内存空间的一部分。

这块空间可以划分为：

1.GC堆：分为0,1,2代三块区域，代越大空间越大，其中大对象堆（large object heap）是2代堆的一部分。

2.几个程序域：上面有各自的加载堆（loader heap），加载堆上存了方法表（Method Table），上面存储了静态字段、所有的函数、基类型、实现的接口等等。加载堆不受GC影响，其生命周期为创建到程序域卸载。

 GC的三代回收机制：新创建的对象是第0代，当第0代满时，便触发垃圾回收，没有被回收的则会变成第1代。以此类推，当1代回收时，留下来的变成了2代。

 大对象堆：超过85KB的实例会存放在大对象堆上。

 堆中实例的布局如下：

同步块索引(synchronization block index)：同步块索引，又被叫做对象头指针，位于对象地址的-4到0字节（以32位机型为例）。

同步块索引在线程同步中用来判断对象是被使用还是闲置。

当有线程要对某个对象操作时，检查其同步块索引的值，若为表示闲置的值，便进行操作。

然后在CLR的同步块数组中增加一块新的同步块，把此块的索引值写入同步块的索引值里，表示其被占用。

线程用完后，便把索引值改回表示闲置的值。

方法表指针：方法表指针指向类型对象。

类型对象是加载程序集时，在加载堆中创建的。

类型对象存储了静态字段和方法表，被所有该类型的实例共享。

方法表包括所有函数，包括静态函数和非静态函数。

2、非托管资源

非托管资源是不受CLR管理的资源，最常见的非托管资源是包装操作系统资源的对象，例如文件、网络连接、数据库连接等。

C#提供Object.Finalize函数在GC时调用来释放这类资源，这个函数默认是空的，不过Object.Finalize是无法重载的，它是根据类的析构函数自动生成的，因此要将释放非托管资源的代码写在析构函数里。

说下GC调用Finalize的流程：

new一个包含Finalize函数的对象，开辟内存后，指向它的指针会被存放到终结列表（Finalization List）。

垃圾回收时，被当作垃圾的对象如果同时存在于终结列表里，就会将该对象从终结列表中移除，并存入终结可达列表（F-reachable List）。并且这些对象变为可达，不会被GC回收，即表示这些对象提升了一代。

该队列中的对象都是可达的，并需要执行Finalize函数。执行Finalize函数是由一个高优先级的CLR线程进行的，执行完毕后，会将对象的指针从Freachable Queue中移除。

当再次进行垃圾回收时，原终结可达列表里的对象经过处理都变为不可达对象，只有当这一代内存不足时才会对对象进行垃圾回收，这些对象内存才会真正释放掉。所以含有Finalize函数的对象最少要经过两次垃圾回收才会被真正释放。

因为非托管资源比较有限，等GC调用Finalize释放，会让非托管资源处于不必要的空闲状态，影响性能。因此定义了一个IDispose接口，用于手动释放非托管资源。

在一个包含非托管资源的类中，关于资源释放的标准做法是：

① 继承IDisposable接口；

② 实现Dispose()方法，在其中释放托管资源和非托管资源，并将对象本身从垃圾回收器中移除（垃圾回收器不在回收此资源）；

③ 实现类析构函数，在其中释放非托管资源。

提一下，继承了IDispose接口的类可以使用using，当超出作用域后，系统会自动调用Dispose函数。