(二)学习C#之内存管理

一、当你运行你的程序通常都会访问哪些内存空间呢？

电脑自言自语道，“这个人要声明一个整数”或“这个人个方法”或“这个人要创建一个对象”

1.这些信息究竟是存在内存里的什么地方呢？

2.或者说用于描述这个整数、这些对象和方法的信息，都在哪呢？

3.这些内存的组织方式又是什么样的呢？

二、有三类不同的空间，但是其中两类与我们的关系最密切。

1.第一类存储空间：用于存储所有静态变量和常量

我们可以把它们想作不会变的变量，这是一块专门划分出来的空间，是一块比较特殊的空间，在这块特殊的空间存放着静态变量和常量，那么这特殊空间在何处呢，我们不是特别关心，总之它就是我们的特殊小可爱。

因为在程序开始运行的时候，这些东西就会被放置在内存中，我们的这些常量永远不会改变，这意味着他们并不需要被放在那些我们常常访问的内存中，他们只要呆在内存中的某个地方，然后我们知道如何访问它就可以了。

2.第二类存储空间：用于存储动态变量

1).什么是动态变量？

动态变量就是利用new申请到的变量，所以当你用new来申请一个对象的时候，比如new Goval（参数），这样就得到一个动态变量，动态变量对应的内存，也就是你用new申请到的叫做堆。

2).什么是堆？

堆就像是一大摞衣服，当你需要衣服的时候你过去说，“嘿，我需要些新衣服”然后它就给你些衣服，你穿完这些衣服就会说，“嘿，我再也不要穿这些衣服了”，然后神奇的事情就是，被你舍弃的衣服就变成了一块布，计算机知道你不再穿这些衣服了，它说，“我要把这些内存拿回来”，这就叫做垃圾回收。

垃圾回收的实质：当堆里的内存不再被需要的时候，就会被收回。

3.第三类存储空间：用于存储本地变量

这些本地变量存放在一个叫栈的地方

     什么是栈？

和堆的概念是不一样的。对栈来说，当你在某方法中访问本地变量时，或者说你在调用方法时要传递某些参数时，比如说这些参数，你实际上是把这些参数的值进行了复制，在内存中分配了另一块空间来存储它们，而时间上在栈中就会有一些空间会被自动分配给你，当你在访问本地变量后者是传递参数，或者是调用方法时，这些变量都是活跃的，而当这些变量不再活跃时，比如方法调用结束，或者遇到了右花括号时，这些变量就会消失，它们也就不能再会以任何形式被调用，然后栈就说到，“嘿，我要把这些内存空间拿回来”。

4.介绍静态变量、动态变量和本地变量

1)静态变量： 所有静态变量，或者叫特殊变量，都存储在内存中比较低的位置，也就是说，这些位置对应的数值都是比较小的，比如说在1000这个位置，注意这个1000是十六进制的而不是十进制的。

2)堆：当堆变大时它是在往下变大。往下变大是什么意思？这就是说当从2000开始的时候，你说，“嘿 堆 我需要给我的新GOval准备一些空间”它说，“好的 我给你在这里分配些内存，就在2004这个地方好啦”，然后你说，“我需要给我的新GWreck准备一些空间，它说“好的，2008这地方归你了，我会在这里这给分配空间”，所以说当堆越来越大的时候，我们就说堆在向下变大。

3)栈：栈从一些比较高的地址开始，从FFFF开始，当它分配内存时，它会向上变大。也就是说，这些地址数值会越来越小。还有一个参量用于描述本地变量、参数和动态变量，当然主要说的是动态变量。那就是它们所占用的空间大小。

4)不同变量实际上需要不同大小的存储空间，比如一个整数，int至少在C#，java占四个字节。动态变量还有一些附加内存开销，这实际上就是一些额外的内存空间，是整数和字符本身所占用空间外的一些空间，用来保存你的对象的其他信息。

三、在程序开始运行的时候，或者创建新对象的时候，到底发生了什么......

准备：

1.我们可以通过调用构造方法创建一个点，并告诉它x和y坐标，然后它就会把这个坐标保存下来，你就可以去移动这些点。

2.刚开始只是有这个类，内存尚未被分派，什么事还都没做。我们写个程序，创建点对象，并调用其对应的方法。运行程序，我们就可以知道在个过程中，计算机内存里到底发生了什么。

3.运行：

1)第一件事：调用run方法，当程序刚开始运行时run方法会被调用。

当一个方法被调用时，我们会创建这些本地变量和参数,但是run没有参数，所以不需要为参数安排空间，但它的确有两个本地变量P1和P2，但是还不包括任何信息，因为我的程序刚刚开始，还没运行到new　Point这个地方。

2)第二件事：调用new便可以得到一个动态变量，这意味着它将被存储在堆里。

a.记录保存一个点的数据。构造方法的作用是将在计算机分配的空间填进数据(2,3)。

b.overhead里面是额外内存开销。

c.为什么在p1那里写1000呢？其实是我们给这个新的点分配好空间之后，该如何处理这个点呢？我们把这个点分配给P1，这里有个关键的知识点，就是计算机是怎么知道P1和它代表的所有信息都存储在那里呢？每个对象都有一个地址，实际上计算机在内部是通过对象所处的内存地址，来找到这些对象的。所以当我调用new的时候，就会在堆中申请一块空间。然后把这段空间赋值给p1，到底是什么东西被赋值了呢？实际上是把P1的内存地址进行了赋值，确切的讲是起始地址。通过这个起始地址可以找到P1包含的所有数据，这些数据就被存储在stack（1000）里，这里的1000是内存地址1000。

3)第三件事：新建一个新点，需要从堆那里要点内存。

堆说，“1008之前的地址已经分配出去了，那我就接着给你分配一块能放得下一个点的空间，用来保存你的实例变量。

然后计算机就说好，分配我一个空间，然后调用构造方法，将点的数据填入存储单元，再将起始地址100C赋值给p2。px、py是属于p1的实例变量，后来分配的px、py是属于p2的实例变量。

4)第四件事：神奇的事件。调用一个方法，例如调用p1.move。

a.当我们调用这个方法时，我们会有一些参数和本地变量。也就是说我们要在栈上分配内存才能进行方法的调用。所以当我们调用方法时所发生的就是，“嘿，p1我要把你移动一下偏移(10,11)这么多”。那再内存中发生了什么事呢？内存中发生的事情就是：我们会创建一个新的“栈帧”，当你调用一个方法的时候，调用方法的方法，或者说原先运行的方法就会被挂起。内部的情况是这样的，我们在栈上分配内存空间，所以我们管它叫栈帧，它存储了调用这个方法所需要的信息。什么信息，首先是方法的调用，额外内存开销，需要存储所有传进来的参数。

b.关于this，有一个隐藏参数，当我针对某特定对象调用方法后，我如何得知这个方法要调用的对象是哪个？当你对一个对象调用方法的时候，在所谓的内存开销之后，紧接着放在栈上的内容，实际上是指向这个对象的指针；我们把它叫做this指针。this是对象访问自己的一种方式。它需要知道自己在内存的某个地方。

c.很奇怪，为什么对象需要知道自己呆在什么地方呢？

因为当我们写一个方法的时候，我们并没有将这些方法跟已经创建的某些特定对象进行关联。如果我创建一个特定的对象（如p1），然后对其调用那个方法，那个方法得知道，“嘿，你让我改变px py值，你说的是那个px py值”，这个时候，this就起作用了。

this说：“我知道这个方法对应对象在内存中的位置。”这样无论你在程序里进行什么样的操作，都可以通过this指定你要访问的对象。

进行方法调用的时候，首先要知道这个方法所对应的那个特定的对象的地址。我们针对p1进行调用，p1放在1000这个位置。所以p1就是1000，指针this指的值就是1000.接下来逆序存放传入的参数。传入参数值，这些是传入参数的副本。

5)第五件事：现来看看调用move方法时会怎样？现在栈里面已经存储了move的本地变量，和对象对应的指针地址。

a.第五步执行的是px加10，但是是那个px呢？我们顺着this指针找到的那个px。

如何找？

b.去this存储的地址找。于是它到达1000位置那里，读取额外内存开销信息，它就知道px相对起始位置1000的位置。然后它继续说“嘿已经找到了，它的值是2，我在它上面加上10变成12”。

6)第六件事：很有趣的事情。当栈内变量不再活跃时，它们就会被删除。

a.这个时候计算机会自动跑过来说，“嘿，这块变量，这块内存，再也不会用到，我要把它收回。”所以栈上这部分的内存，就是与move方法相关的栈帧。这些就是调用move分配的内存。也就是说所有为move分配的内存被机器自动的收回。这就叫做"栈里弹出"。想象一下，当栈顶的东西用完后，把它从栈顶上弹出去，然后它就没有了。

b.如果再次调用move方法？相关的信息又会重新放在栈帧上，但执行过一次move之后就不需要了。

注意：构造方法和其他方法的区别，构造方法不用this指针。