.NET Discovery 系列之四--深入理解.NET垃圾收集机制(下)

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.NET Discovery 系列之七--深入理解.NET垃圾收集机制(拾贝篇)

　　上一节给大家介绍了 .Net GC的运行机制，下面来讲下与GC相关的重要方法。

　　第二节．GC关键方法解析

　　1.Dispose()方法

　　Dispose可用于释放所有资源，包括托管的和非托管的，需要自己实现。

　　大多数的非托管资源都要求手动释放，我们应当为释放非托管资源公开一个方法，实现释放非托管资源的方法有很多种，实现IDispose接口的Dispose方法是最好的，这可以给使用你类库的程序员以明确的说明，让他们知道怎样释放你的资源；而且C#中用到的using语句快，也是在离开语句块时自动调用Dispose方法。

　　这里需要注意的是，如果基类实现了IDispose接口，那么它的派生类也必须实现自己的IDispose，并在其Dispose方法中调用基类中Dispose方法。只有这样的才能保证当你使用派生类实例后，释放资源时，连同基类中的非托管资源一起释放掉。

　　插曲：使用using与try+finally的区别

　　可以说2者没有任何区别，因为using只是编辑器级的优化，它与try+finally有着相同的作用，以下是一段使用using的代码，它在IL阶段也是以try+finally呈现的：

　　C#:

public partial class _Default : System.Web.UI.Page
{    
　　protected void Page_Load(object sender, EventArgs e) 
　　{ 
　　　　using (DataSet ds = new DataSet())
　　　　{ 
 　　　　}
　　}
}

　　MSIL

.method family hidebysig instance void  Page_Load(object sender,
             class [mscorlib]System.EventArgs e) cil managed
　　{
    // 代码大小       29 (0x1d)
    .maxstack  2
    .locals init ([0] class [System.Data]System.Data.DataSet ds,
             [1] bool CS$4$0000)
    IL_0000:  nop
    IL_0001:  newobj     instance void [System.Data]System.Data.DataSet::.ctor()
    IL_0006:  stloc.0
    .try
    {
      IL_0007:  nop
      IL_0008:  nop
      IL_0009:  leave.s    IL_001b
    }  // end .try
    finally
    {
      IL_000b:  ldloc.0
      IL_000c:  ldnull
      IL_000d:  ceq
      IL_000f:  stloc.1
      IL_0010:  ldloc.1
      IL_0011:  brtrue.s   IL_001a
      IL_0013:  ldloc.0
      IL_0014:  callvirt   instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()
      IL_0019:  nop
      IL_001a:  endfinally
    }  // end handler
    IL_001b:  nop
    IL_001c:  ret
　　} // end of method _Default::Page_Load

　　但是，using的优点是，在代码离开using块时，using会自动调用Idispose接口的Dispose()方法。

　　2. GC.Collect()方法

　　如果我们在程序中显式的调用了垃圾收集器的collect接口，那么垃圾收集器会立即运行，完成内存对象的标记、压缩与清除工作，使用GC.Collect(i)还可以指定回收的代，然而aicken并不赞成各位同学显式调用它：

　　（1）. GC.Collect()做的并不只是回收内存，就像第一节中介绍的，在回收了内存之后，GC会重新整理内存，修正对象指针，让空闲内存连续，供CLR顺序分配内存，提高新建对象的效率。内存压缩整理工作非常耗用计算资源。

　　（2）.很少有人会关心到GC除了在内存吃紧以及资源空闲时运行，还会在什么时候运行。 其实GC的运行时机，还要受到一个叫做“策略引擎”的部件控制，它会观察GC的收集频率、效率等等。它会根据GC回收效果，调整GC运行的频率：即当某次GC回收效果颇丰时，它便会增加GC运行的频率，反之亦然。

　　所以如果刚刚发生了一次自然的收集，垃圾对象就会非常之少，而此时程序又显式的进行了收集调用，那么自然， GC虽然小有收获，但是策略引擎就会认为：这很不值得，才收集了这么点垃圾，也许该减少GC的次数。这样一来，垃圾收集器努力保持的自然节奏就被打乱了。

　　同时，对象类型的创建效率与频率，也会被“策略引擎”捕捉到，从而改变代的数量与容量。

　　所以，额外的调用GC，代价高昂，甚至会降低效率。显示的调用GC.Collect()，实质是在用“时间换空间”，而通常在程序设计中，我们推荐的设计原则是“空间换时间”，比如使用各种各样的缓存。

　　也有例外，如果你掌握了整个应用程序的情况，明确的知道何时会产生大量垃圾，也是可以显示调用该方法的。

　　综上，尽量不要显示调用GC.Collect()，因为服务器的CPU比内存要贵的多！

　　3. 析构函数(Finalize())

　　我们知道，GC只负责释放托管资源，非托管资源GC是无法释放的。类似文件操作、数据库连接等都会产用非托管资源。

　　Finalize方法是用于释放非托管资源的，等同于C#中是析构函数，C#编译器在编译构造函数时，会隐式的将析构函数编译为Finalize()对应的代码，并确定在finally块中执行了base.Finalize()。

　　析构函数中只能释放非托管资源,而不要在任何托管资源进行析构，原因如下：

　　（1）你无法预测析构函数的运行时机，它不是按顺序执行的。当析构函数被执行的时候，也许你进行操作的托管资源已经被释放了。

　　（2）包含Finalize()的对象，需要GC的两次处理才能删除。

　　（3）CLR会在单独的线程上执行所有对象的Finalize()方法，无疑，如果频繁的Finalize()，会降低系统的性能。

　　下面我们来重点说说第⑵点，为何包含Finalize()的对象，需要两次GC才能被清除。

　　首先要了解与Finalize相关的两个队列：终止队列(Finalization Queue)与可达队列(Freachable Queue)，这两个队列存储了一组指向对象的指针。

　　当程序中在托管堆上分配空间时(new)，如果该类含有析构函数，GC将在Finalization Queue中添加一个指向该对象的指针。

　　在GC首次运行时，会在已经被确认为垃圾的对象中遍历，如果某个垃圾对象的指针被Finalization Queue包含，GC将这个对象从垃圾中分离出来，将它的指针储存到Freachable Queue中，并在Finalization Queue删除这个对象的指针记录，这时该对象就不是垃圾了——这个过程被称为是对象的复生（Resurrection）。当Freachable Queue一旦被添加了指针之后，它就会去执行对象的Finalize()方法，清除对象占用的资源。

　　当GC再次运行时，便会再次发现这个含有Finalize()方法的垃圾对象，但此时它在Finalization Queue中已经没有记录了(GC首次运行时删掉了它的Finalization Queue记录)，那么这个对象就会被回收了。

　　至此，通过GC两次运行，终于回收了带有析构函数的对象。

　　复活实例：

代码

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) 
{
　　Resource re = new Resource();   
　　re = null;GC.Collect();
　　GC.WaitForPendingFinalizers();
　　//首次GC.Collect()没起作用哦。 
　　label1.Text = re.num.ToString();
}  
public class Resource
{
　　public int num;
　　~Resource()
　　{
　　　　。。。
　　}
} 

　　看了上面的代码，大家应该了解什么是复活了吧！那么为什么要复生呢？因为首次GC时，这个对象的Finalize()方法还没有被执行，如果不经过复生就被GC掉，那么就连它的Finalize()一起回收了，Finalize()就无法运行了，所以必须先复生，以执行它的Finalize()，然后再回收。

　　还有两个方法ReRegisterForFinalize和SuppressFinalize需要讲一讲，ReRegisterForFinalize是将指向对象的指针重新添加到Finalization Queue中(即召唤系统执行Finalize()方法)，SuppressFinalize是将对象的指针从Finalization Queue中移除(即拒绝系统执行Finalize()方法)。

　　SuppressFinalize用于那些即有析构函数来释放资源，又实现了Dispose()方法释放资源的情况下：将GC.SuppressFinalize(this)添加至Dispose()方法中，以确保程序员调用Dispose()后，GC就不必再次收集了，例如以下代码：

代码

public class Resource : Idisposable
{
  　　private bool isDispose = false;
　　  //实现Dispose()，后面还有析构函数，以防程序员忘记调用Dispose()方法
   　public void Dispose() 
      {
   　   Dispose(true);
    　　GC.SuppressFinalize(this);
      }
   protected virtual void Dispose(bool disposing)
   {
    if (!isDispose)
    {
     if (disposing)
     {
      //清理托管资源
     }
     //清理非管资源
    }
    isDispose = true;
   }
   ~ Resource ()
   {
    Dispose(false);
   }
　}

　　即实现Idisposable中的Dispose()方法，又使用析构函数，一个双保险，大家不要迷惑，其实在释放非托管资源时，使用一个即可，推荐使用前者。

　　4．弱引用(WeakReference)

　　最后一个话题：弱引用。在编程中，对于那些大对象建议使用这种引用方式，这种引用不影响GC回收：我们用过了某个对象，然后将其至null，这样GC就可以快速回收它了，但是没过多久我们又需要这个对象了，没办法，只好重新创建实例，这样就浪费了创建实例所需的计算资源；而如果不至null，就会浪费内存资源。对于这种情况，我们可以创建一个这个大对象的弱引用，这样在内存不够时GC可以快速回收，而在没有被GC回收前我们还可以再次利用该对象。

public class SomeObject 
{
　　...
}
public static void Main() 
{
 　　SomeObject so = new SomeObject();
 　　WeakReference WRso = new WeakReference(so);
　　　so = null;
 　　Console.WriteLine(WRso.IsAlive); // True
 　　// 调用GC 手动回收。
 　　GC.Collect();
 　　Console.WriteLine(WRso.IsAlive); // False
}

　　看到没，在so = null;后，它的弱引用依然是可用的。所以对于大对象的使用，aicken建议使用此种方式。另外，弱引用有长短之分：长弱引用在对象终结后，依然追踪对象；短弱引用则反之，aicken不建议人为干预GC的工作成果，所以推荐使用短弱引用，即上面代码中的方式。

　　通过以上的讲解，相信大家已经能够很全面的了解.Net GC方面的知识了。