CSharp之垃圾回收机制（GC）

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内存管理

  • 值类型存储在栈(Stack)中
  • 引用类型的指针存储在栈中，实际对象存储在堆（Heap）中，指针的值为堆中对象的地址

对象的生命周期

当使用new关键字创建一个对象的时候，会在堆中开辟一个空间来存储这个对象，并且在栈中存储了一个指针，其值指向堆中的对象地址，当运行时的空间不足时，运行时会调用GC.Collect()方法进行资源回收，如果此时这个对象没有被引用了，则会被回收。

含有析构函数的非托管资源

非托管资源指的是.NET不知道如何回收的资源，最常见的一类非托管资源是包装操作系统资源的对象，例如文件，窗口，网络连接，数据库连接，画刷，图标等。这类资源，垃圾回收器在清理的时候会调用Object.Finalize()方法。默认情况下，方法是空的，对于非托管对象，需要在此方法中编写回收非托管资源的代码，以便垃圾回收器正确回收资源。

在.NET中，Object.Finalize()方法是无法重载的，编译器是根据类的析构函数来自动生成Object.Finalize()方法的，所以对于包含非托管资源的类，可以将释放非托管资源的代码放在析构函数。

不能在析构函数中释放托管资源，因为析构函数是有垃圾回收器调用的，可能在析构函数调用之前，类包含的托管资源已经被回收了，从而导致无法预知的结果。

Finalization Queue和Freachable Queue

这两个队列和.net对象所提供的Finalize方法有关。这两个队列并不用于存储真正的对象，而是存储一组指向对象的指针。当程序中使用了new操作符在Managed Heap上分配空间时，GC会对其进行分析，如果该对象含有Finalize方法则在Finalization Queue中添加一个指向该对象的指针。在GC被启动以后，经过Mark阶段分辨出哪些是垃圾。再在垃圾中搜索，如果发现垃圾中有被Finalization Queue中的指针所指向的对象，则将这个对象从垃圾中分离出来，并将指向它的指针移动到Freachable Queue中。这个过程被称为是对象的复生（Resurrection），本来死去的对象就这样被救活了。为什么要救活它呢？因为这个对象的Finalize方法还没有被执行，所以不能让它死去。Freachable Queue平时不做什么事，但是一旦里面被添加了指针之后，它就会去触发所指对象的Finalize方法执行，之后将这个指针从队列中剔除，这是对象就可以安静的死去了。.net framework的System.GC类提供了控制Finalize的两个方法，ReRegisterForFinalize和SuppressFinalize。前者是请求系统完成对象的Finalize方法，后者是请求系统不要完成对象的Finalize方法。ReRegisterForFinalize方法其实就是将指向对象的指针重新添加到Finalization Queue中。这就出现了一个很有趣的现象，因为在Finalization Queue中的对象可以复生，如果在对象的Finalize方法中调用ReRegisterForFinalize方法，这样就形成了一个在堆上永远不会死去的对象，像凤凰涅槃一样每次死的时候都可以复生。

IDisposable接口

GC并不是实时性的，这会造成系统性能上的瓶颈和不确定性。所以有了IDisposable接口，IDisposable接口定义了Dispose方法，这个方法用来供程序员显式调用以释放非托管资源。使用using 语句可以简化资源管理。

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class UnManaged:IDisposable
    {
        private bool disposedValue;

        public UnManaged()
        {

        }

        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (!disposedValue)
            {
                if (disposing)
                {
                    // TODO: 释放托管状态(托管对象)
                }

                // TODO: 释放未托管的资源(未托管的对象)并替代终结器
                // TODO: 将大型字段设置为 null
                disposedValue = true;
            }
        }

        // // TODO: 仅当“Dispose(bool disposing)”拥有用于释放未托管资源的代码时才替代终结器
        // ~UnManaged()
        // {
        //     // 不要更改此代码。请将清理代码放入“Dispose(bool disposing)”方法中
        //     Dispose(disposing: false);
        // }

        public void Dispose()
        {
            // 不要更改此代码。请将清理代码放入“Dispose(bool disposing)”方法中
            Dispose(disposing: true);
            GC.SuppressFinalize(this);
        }
    }