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.NET.GC 浅谈.net托管程序中的资源释放问题

时间:2010-02-23 09:37来源:未知 作者:admin 点击:我要投稿  高质量的ASP.NET空间,完美支持1.0/2.0/3.5/4.0/MVC等

熟悉.NET的开发者们应该都知道里面有一个GC.Collect()吧,它的功能就是强制对所有代进行垃圾回收。下面介绍与之相关的几个术语:

何谓代?

代是指托管内存中不同的区域,对象越老位于的代越靠后,比如:第一次垃圾回收后某个对象未被回收,它可能就会从0代移动到1代,以此类推。
何谓垃圾?

垃圾就是只没有任何对象再和他有引用关系,专业点说就是从这个对象开始找其引用,一直找,如果找到它正在引用一个根,那么这个就是不是垃圾,如果找不到根则这个对象就是垃圾。

何谓根?

根就是指一个存储位置,包含指向某个引用类型的指针。比如静态变量,全局变量就是根,当前寄存器里面的对象就是根,还有当前调用栈上的参数,局部变量都是根。

另外,垃圾回收开始的时候当前所有线程都将被挂起,开始收集托管堆上的垃圾,收集完了还要压缩内存,然后等待垃圾回收结束以后再恢复这些线程,从这个角度来说,还是少调用垃圾回收,但是不是不能调,要视情况而定。

GC.Collect()的一般用法如下面源码如示:

dpFormulaList.Clear();
dpFormulaList = null;
inputs.Clear();
inputs = null;
GC.Collect();

 

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。

 

析构函数

Dispose方法

Close方法

意义

销毁对象

销毁对象

关闭对象资源

调用方式

不能被显示调用,会被GC调用

需要显示调用

或者通过using语句

需要显示调用

调用时机

不确定

确定,在显示调用或者离开using程序块

确定,在显示调用时

那么在定义一个类型的时候,是否一定要给出这三个函数地实现呢。

我的建议大致如下。

1 提供析构函数,避免资源未被释放,主要是指非内存资源;

2 对于Dispose和Close方法来说,需要看所定义的类型所使用的资源(参看前面所说),而决定是否去定义这两个函数;

3 在实现Dispose方法的时候,一定要加上“GC.SuppressFinalize( this )”语句,避免再让GC调用对象的析构函数。

 

C#程序所使用的内存是受托管的,但不意味着滥用,好地编程习惯有利于提高代码的质量以及程序的运行效率。

浩瀚的天空,会有改变的希望,世界会不会变得更加好,选择在於我们的手上。
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