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[你必须知道的.NET] 第十八回:对象创建始末(上)

作者: Anytao  来源: 博客园  发布时间: 2008-09-12 15:23  阅读: 3140 次  推荐: 0   原文链接   [收藏]  

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[你必须知道的.NET] 开篇有益

[你必须知道的.NET] 第一回:恩怨情仇:is和as

[你必须知道的.NET] 第二回:对抽象编程:接口和抽象类

[你必须知道的.NET] 第三回:历史纠葛:特性和属性

[你必须知道的.NET] 第四回:后来居上:class和struct

[你必须知道的.NET] 第五回:深入浅出关键字---把new说透

[你必须知道的.NET] 第六回:深入浅出关键字---base和this

[你必须知道的.NET] 第七回:品味类型---从通用类型系统开始

[你必须知道的.NET] 第八回:品味类型---值类型与引用类型(上)-内存有理

[你必须知道的.NET] 第九回:品味类型---值类型与引用类型(中)-规则无边

[你必须知道的.NET] 第十回:品味类型---值类型与引用类型(下)-应用征途

[你必须知道的.NET] 第十一回:参数之惑---传递的艺术(上)

[你必须知道的.NET] 第十二回:参数之惑---传递的艺术(下)

[你必须知道的.NET] 第十三回:从Hello, world开始认识IL

[你必须知道的.NET] 第十四回:认识IL代码---从开始到现在

[你必须知道的.NET] 第十五回:继承本质论

[你必须知道的.NET] 第十六回:深入浅出关键字---using全接触

[你必须知道的.NET] 第十七回:貌合神离:覆写和重载

[你必须知道的.NET] 第十八回:对象创建始末(上)

[你必须知道的.NET] 第十九回:对象创建始末(下)

[你必须知道的.NET]第二十回:学习方法论

[你必须知道的.NET]第二十一回:认识全面的null

[你必须知道的.NET]第二十二回:字符串驻留(上)---带着问题思考

[你必须知道的.NET]第三十二回,深入.NET 4.0之,Tuple一二


  本文将介绍以下内容:

  • 对象的创建过程

  • 内存分配分析

  • 内存布局研究

  1. 引言

  了解.NET的内存管理机制,首先应该从内存分配开始,也就是对象的创建环节。对象的创建,是个复杂的过程,主要包括内存分配和初始化两个环节。例如,对象的创建过程可以表示为:

  FileStream fs = new FileStream(@"C:"temp.txt", FileMode.Create);

  通过new关键字操作,即完成了对FileStream类型对象的创建过程,这一看似简单的操作背后,却经历着相当复杂的过程和周折。

  本篇全文,正是对这一操作背后过程的详细讨论,从中了解.NET的内存分配是如何实现的?

  2. 内存分配

  关于内存的分配,首先应该了解分配在哪里的问题。CLR管理内存的区域,主要有三块,分别为:

  • 线程的堆栈,用于分配值类型实例。堆栈主要由操作系统管理,而不受垃圾收集器的控制,当值类型实例所在方法结束时,其存储单位自动释放。栈的执行效率高,但存储容量有限。

  •  GC堆,用于分配小对象实例。如果引用类型对象的实例大小小于85000字节,实例将被分配在GC堆上,当有内存分配或者回收时,垃圾收集器可能会对GC堆进行压缩,详情见后文讲述。

  • LOH(Large Object Heap)堆,用于分配大对象实例。如果引用类型对象的实例大小不小于85000字节时,该实例将被分配到LOH堆上,而LOH堆不会被压缩,而且只在完全GC回收时被回收。

  本文讨论的重点是.NET的内存分配机制,因此下文将不加说明的以GC堆上的分配为例来展开。关于值类型和引用类型的论述,请参见[第八回:品味类型---值类型与引用类型(上)-内存有理]。

  了解了内存分配的区域,接着我们看看有哪些操作将导致对象创建和内存分配的发生,关于实例创建有多个IL指令解析,主要包括:

  • newobj,用于创建引用类型对象。

  • ldstr,用于创建string类型对象。

  • newarr,用于分配新的数组对象。

  • box,在值类型转换为引用类型对象时,将值类型字段拷贝到托管堆上发生的内存分配。

  在上述论述的基础上,下面从堆栈的内存分配和托管堆的内存分配两个方面来分别论述.NET的内存分配机制。

  2.1 堆栈的内存分配机制

  对于值类型来说,一般创建在线程的堆栈上。但并非所有的值类型都创建在线程的堆栈上,例如作为类的字段时,值类型作为实例成员的一部分也被创建在托管堆上;装箱发生时,值类型字段也会拷贝在托管堆上。

  对于分配在堆栈上的局部变量来说,操作系统维护着一个堆栈指针来指向下一个自由空间的地址,并且堆栈的内存地址是由高位到低位向下填充。以下例而言:

Code

  假设线程栈的初始化地址为50000,因此堆栈指针首先指向50000地址空间。代码由入口函数Main开始执行,首先进入作用域的是整型局部变量x,它将在栈上分配4Byte的内存空间,因此堆栈指针向下移动4个字节,则值100将保存在49997~50000单位,而堆栈指针表示的下一个自由空间地址为49996,如图所示:


  接着进入下一行代码,将为字符型变量c分配2Byte的内存空间,堆栈指针向下移动2个字节至49994单位,值’A’会保存在49995~49996单位,地址的分配如图:


  最后,执行到Main方法的右括号,方法体执行结束,变量x和c的作用域也随之结束,需要删除变量x和c在堆栈内存中的值,其释放过程和分配过程刚好相反:首先删除c的内存,堆栈指针向上递增2个字节,然后删除x的内存,堆栈指针继续向上递增4个字节,程序执行结束,此时的内存状况为:



  其他较复杂的分配过程,可能在作用域和分配大小上有所不同,但是基本过程大同小异。栈上的内存分配,效率较高,但是内存容量不大,同时变量的生存周期随着方法的结束而消亡。

  未完待续:托管堆的内存分配机制和必要的补充说明,近期发布,敬请关注。

                      © 2007 Anytao.com

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