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

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

狼人2007 浏览826
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  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。 

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