C#筆記 – 托管堆與垃圾回收

需要特殊清理的類型

• 有的類型除了需要內存外，還需要本機資源

  • 如FileStream類

• 包含本機資源的類型被GC時，GC會回收對象在托管堆中使用的內存，但是由於GC對本機資源一無所知，因此會導致本機資源的泄漏

  • CLR提供了「終結」機制，允許對象被判定為垃圾後，在對象「真正」回收前執行一些代碼

    • 實際上，被視為垃圾的可終結對象會經歷兩次垃圾回收

      • Finalize方法會在第一次垃圾回收後執行，一次回收後，這些對象並沒有真正被回收，因為在「終結」時必須存活

      • 從而導致這些對象，包括它們所引用的字段，一律會被提升到另一代，增大內存耗用

      • 應避免為引用類型字段定義可終結對象

  • 任何包裝了本機資源的類型都支持「終結」

• System.Object定義了Finalize虛方法，如果對象的類重寫了該方法，對象被判定為垃圾後，會執行該方法

  • public class DisposeType
    {
        ~DisposeType()
        {
            Console.WriteLine("Target Disposed");
        }
    }

  • 重寫該方法後，C#編譯器會在元數據中生成一個Finalize方法

    • Method #1 (06000004) 
      -------------------------------------------------------
      MethodName: Finalize (06000004)
      Flags     : [Family] [Virtual] [HideBySig] [ReuseSlot]  (000000c4)
      RVA       : 0x000020c0
      ImplFlags : [IL] [Managed]  (00000000)
      CallCnvntn: [DEFAULT]
      hasThis 
      ReturnType: Void
      No arguments.

  • 在IL中，該方法裡的代碼放到一個try塊中，並在finally塊中放入一個base.Finalize的調用

    • .method family hidebysig virtual instance void 
              Finalize() cil managed
      {
        .override [System.Runtime]System.Object::Finalize
        // 程式碼大小       24 (0x18)
        .maxstack  1
        IL_0000:  nop
        .try
        {
          IL_0001:  nop
          IL_0002:  ldstr      "Target Disposed"
          IL_0007:  call       void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)
          IL_000c:  nop
          IL_000d:  leave.s    IL_0017
        }  // end .try
        finally
        {
          IL_000f:  ldarg.0
          IL_0010:  call       instance void [System.Runtime]System.Object::Finalize() //base.Finalize
          IL_0015:  nop
          IL_0016:  endfinally
        }  // end handler
        IL_0017:  ret
      } // end of method DisposeType::Finalize

• Finalize的執行時間是無法控制的

  • Finalize只有在GC完成後才會執行，而GC又只有在程序請求更多內存時才發生

  • 多個Finalize的調用順序也無法控制

IDisposable接口

• 包裝了本機資源的類一般都有實現IDisposable接口，從而讓開發者手動去釋放其本機資源

  • 實際上，並非一定要調用Dispose才能保證本機資源得到清理

  • 本機資源的清理最終總會發生，調用Dispose只是控制這個動作的發生時間

    • 調用Dispose本身不會將托管對象從托管堆刪除，只有GC後，內存才會得以回收

• Dispose的使用最好是在確定必須清理資源的時候

  • 如果確定要顯式調用Dispose，最好將其放在異常處理的finally塊中，保證清理代碼得到執行

    • byte[] bytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4 };
      FileStream fs = new FileStream("Test.dat", FileMode.Create);
      try
      {
          fs.Write(bytes, 0, bytes.Length);
      }
      finally
      {
          if(fs != null)
          {
              fs.Dispose();
          }
      }

  • 也可以使用using語句

    • using語句初始化一個對象並將其引用保存至一個變量中

    • 編譯using代碼時，編譯器自動生成對應的try和finally塊，並在finally塊中生成代碼將變量轉型為IDisposable並調用Dispose方法

    • 因此，using語句只能用於那些實現了IDisposable接口的類型

    • byte[] bytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4 };
      using (FileStream fs2 = new FileStream("Test.dat", FileMode.Create))
      {
          fs2.Write(bytes, 0, bytes.Length);
      }
      File.Delete("Test.dat");

    • IL_001e:  stloc.1
      .try
      {
        IL_001f:  nop
        IL_0020:  ldloc.1
        IL_0021:  ldloc.0
        IL_0022:  ldc.i4.0
        IL_0023:  ldloc.0
        IL_0024:  ldlen
        IL_0025:  conv.i4
        IL_0026:  callvirt   instance void [System.Runtime]System.IO.Stream::Write(uint8[],
                                                                                   int32,
                                                                                   int32)
        IL_002b:  nop
        IL_002c:  nop
        IL_002d:  leave.s    IL_003a
      }  // end .try
      finally
      {
        IL_002f:  ldloc.1
        IL_0030:  brfalse.s  IL_0039
        IL_0032:  ldloc.1
        IL_0033:  callvirt   instance void [System.Runtime]System.IDisposable::Dispose()
        IL_0038:  nop
        IL_0039:  endfinally
      }  // end handler