C#内存管理和垃圾回收机制

• 数据类型
• 垃圾回收机制

一、数据类型

C#中的数据类型分为值类型 (Value type) 和引用类型(reference type)，

值  类 型： 所有的值类型都集成自 System.ValueType 上，除非加声明?否则不可为null，保存在 堆栈（Stack，先进后出）上，常见的值类型有：整形、浮点型、bool、枚举等。

引用类型：所有的引用类型都继承自System.Object 上，引用类型保存在 托管堆（Head，先进先出）上，常见的类型有：数组、字符串、接口、委托、object等。

拆箱和装箱：引用类型和值类型的相互转换叫做拆装箱操作。

拆箱：拆箱就是将一个引用型对象转换成任意值型！比如：

int i=;
System.Object obj=i;
int j=(int)obj;

装箱：装箱就是隐式的将一个值型转换为引用型对象。比如：

int i=;
Syste.Object obj=i;

二、垃圾回收机制 GC

　　1、简介

C#中和Java一样是一种系统自动回收释放资源的语言，在C#环境中通过 GC（Garbage Collect）进行系统资源回收，在数据基本类型中介绍到，C#数据类型分为引用类型和值类型，

值类型保存在Stack上，随着函数的执行作用域执行完毕而自动出栈，所以这一类型的资源不是GC所关心 对象。GC垃圾回收主要是是指保存在Heap上的资源。

.NET的GC机制有这样两个问题：
　　首先，GC并不是能释放所有的资源。它不能自动释放非托管资源。
　　第二，GC并不是实时性的，这将会造成系统性能上的瓶颈和不确定性。
　　GC并不是实时性的，这会造成系统性能上的瓶颈和不确定性。所以有了IDisposable接口，IDisposable接口定义了Dispose方法，这个方法用来供程序员显式调用以释放非托管资源。使用using语句可以简化资源管理。
　　

　　2、托管资源和非托管资源

上面介绍到，GC只释放托管资源，那么什么是托管资源和费托管资源。

　　托管资源   ： 托管资源指的是.NET可以自动进行回收的资源，主要是指托管堆上分配的内存资源。托管资源的回收工作是不需要人工干预的，有.NET运行库在合适调用垃圾回收器进行回收。

　　非托管资源：非托管资源指的是.NET不知道如何回收的资源，最常见的一类非托管资源是包装操作系统资源的对象，例如文件，窗口，网络连接，数据库连接，画刷，图标 等。这类资源，

垃圾回收器在清理的时候会调用Object.Finalize()方法。默认情况下，方法是空的，对于非托管对象，需要在此方法中编写回收非托管资源的代码，以便垃圾回收器正确回收资源。

总结：托管资源是释放由GC来完成，释放的时间吧不一定，一般是系统感觉内存吃紧，会进行紧急回收资源。一个对象想成为被回收，首先需要成为垃圾，GC是通过判断对象及其子对象有没有指向有效的引用，

如果没有GC就认为它是垃圾。垃圾回收机制通过一定的算法得到哪些没有被被引用、或者不再调用的资源，当这些垃圾达到一定的数量时，回启动垃圾回收机制，GC回收实际上是调用了析构函数。

垃圾回收机制意味着你不需要担心处理不再需要的对象了。咱们关心的主要是非托管资源的释放。

垃圾回收时对象一共有三代 ：0，1，2。每一代都有自己的内存预算，空间不足的时候会调用垃圾回收。为了提高性能都是按代回收，第0代超预算之后就回收第0代的对象，而存活下来的对象就提升为第1代，

依次类推，而往往经过多次0代的垃圾回收才能回收一次第1代。

GC进行垃圾回收是系统决定的，下面是进行强制回收的执行代码（非特殊情况下不要使用此方法，会影响系统效率，削弱垃圾回收器中优化引擎的作用，而垃圾回收器可以确定运行垃圾回收的最佳时间）

//对所有代进行垃圾回收。
GC.Collect();
//对指定的代进行垃圾回收。
GC.Collect(int generation);
//强制在 System.GCCollectionMode 值所指定的时间对零代到指定代进行垃圾回收。
GC.Collect(int generation, GCCollectionMode mode); 

　　3、非托管资源的释放

在定义一个类时，可以使用两种不同的机制类释放非托管资源，这两周机制有时候通常放在一起使用

1、声明析构函数（终结器）吗，作为类的成员

　　构造函数可以在创建对象实例的时候执行某些操作，析构函数正好相反是资源创建以后被系统回收的时候执行的操作，垃圾回收器在回收对象之前会调用析构函数，所以在函数代码块中可以写释放非

托管资源的代码。析构函数没有返回值，没有参数，没有修饰符。

　　　　public class AA
        {
            ~AA()
            {
                //析构函数语法
            }
        }

析构函数会被编辑器翻译成下面的代码：

       protected override void Finalize()
        {
            try
            {
                // Cleanup statements...
            }
            finally
            {
                base.Finalize();
            }
        }

最终析构函数会被翻译成上面的代码块，重写基类的Finalize()方法，然后最终调用 Base.Finalize()方法。

注意！大量的使用析构函数会影响效率！带有析构函数的对象会被系统执行两次才会被释放掉。GC执行释放资源时，没有析构函数的资源会被直接释放掉，假如目标对象有析构函数，会被先放进一个叫做“终结队列”的

项中去，然后系统调用另一个高优先级线程来执行 Finalize()方法，GC继续回收其它对象。等方法执行完以后会将对象从终结队列中清除出去，此时对象才是真正意义上的垃圾。等GC执行资源回收的时候，才回释放掉终结队列里面的对象。

总结：

• 托管堆中内存的释放和析构函数的执行分别属于两个不同的线程。

• 带有析构函数的对象其生命周期会变长，由上知会进行两次垃圾回收处理才能被释放，如此一来将导致程序性能的下降。

• 若一个对象引用了其他对象时，当此对象不能够被释放时，则其引用对象也就无法进行内存的释放，也就意味着带有析构函数的对象和其引用对象将从第0代提升到第一代，毫无疑问将影响程序的性能。

综上所述，建议是不要实现其析构函数，这将大大降低程序的性能。

2、在类中实现 System.IDisposable 接口

实现IDisposable接口来显示释放系统资源

class Test:IDisposable
    {

        #region IDisposable Support
        private bool disposedValue = false; // 要检测冗余调用

        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (!disposedValue)
            {
                if (disposing)
                {
                    // TODO: 释放托管状态(托管对象)。
                }

                // TODO: 释放未托管的资源(未托管的对象)并在以下内容中替代终结器。
                // TODO: 将大型字段设置为 null。

                disposedValue = true;
            }
        }

        // TODO: 仅当以上 Dispose(bool disposing) 拥有用于释放未托管资源的代码时才替代终结器。
        ~Test()
        {
            // 请勿更改此代码。将清理代码放入以上 Dispose(bool disposing) 中。
            Dispose(false);
        }

        // 添加此代码以正确实现可处置模式。
        public void Dispose()
        {
            // 请勿更改此代码。将清理代码放入以上 Dispose(bool disposing) 中。
            Dispose(true);
            // TODO: 如果在以上内容中替代了终结器，则取消注释以下行。
            // GC.SuppressFinalize(this);
        }
        #endregion
    }

① 当我们显示调用Dispose()方法以后，会执行释放费托管资源的操作，然后disposedValue会为Flase，所以我们多次调用也没有关系。Dispose()调用执行完以后，执行  GC.SuppressFinalize(this)（告诉GC不再执行终结器操作）  代码

② 如果我们不调用 Diapose（）方法，系统会调用使用终结器操作，最后也是释放非托管资源。

从例子可以看出，对于手动回收(disposing为true)，除了非托管资源，还可以通知其他托管对象Dispose()，因为这时候内部的托管对象肯定没回收。而到了自动回收，就不能通知其他托管对象了，因为垃圾回收可能已经把他们回收了，

而且垃圾回收会自动回收他们，也不用你通知了。

总结：

当释放非托管资源时我们应该显式的去实现Dipose()方法或者Close()方法，但是万一我们忘记显式去调用方法，此时还有一条退路，CLR会自动调用Finalize()方法，

很显然调用Finalize()方法会大大降低程序的性能，没关系，上述释放模式关键的一点是通过手动释放调用Dispose()方法可以阻止Finalize()方法的调用，换言之，上述通过手动释放既释放了非托管资源又加快了程序运行的速度，毫无疑问，这是一种完美的解决方案。

1、Finalize是系统决定执行的，我们无法干涉。Dispose是可以我们调用来释放的。

2、Finalize只能释放费托管资源，Dispose既可以释放托管资源也可以释放非托管资源。