如何理解Dotnet的垃圾回收

本篇內(nèi)容介紹了“如何理解Dotnet的垃圾回收”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

在說垃圾回收之前，先說說兩個概念：

• 托管代碼，是由CLR管理的代碼

• 非托管代碼，是由操作系統(tǒng)直接執(zhí)行的代碼

在早期C++的時候，內(nèi)存分配和釋放都是由我們手動處理的，而在公共語言進(jìn)行時CLR中，多了一個垃圾收集器GC，來充當(dāng)自動內(nèi)存管理器，完成同樣的工作。從此，對于開發(fā)人員來說，我們可以不需要用顯式的代碼來執(zhí)行內(nèi)存管理。這樣做的好處是明顯的：大量相關(guān)內(nèi)存的錯誤被消除了，比方?jīng)]有釋放對象導(dǎo)致的內(nèi)存泄露，或試圖訪問已經(jīng)釋放的對象的內(nèi)存，等等。

一、回收和管理托管資源

上面說了，垃圾回收GC在Dotnet中是一個自動的內(nèi)存管理器，是一種機(jī)制，用來清理和回收堆內(nèi)存中未引用的部分。

通常CLR會在這些情況下啟動垃圾回收：

• 需要在堆上分配內(nèi)存給一個新對象，但沒有足夠的空閑內(nèi)存時;

• 對象被強制Dispose時;

• 托管堆上已分配對象的內(nèi)存超過了閥值(這個閥值會動態(tài)調(diào)整);

• 調(diào)用了GC.Collect方法

這些內(nèi)容都是基礎(chǔ)，了解了非常好，面試時有話可說。不了解也沒關(guān)系，不會影響做一個好的程序出來。

下面的內(nèi)容如果能記住，倒是對于程序開發(fā)很有幫助。

在Dotnet的垃圾回收機(jī)制中，回收器會自行優(yōu)化并適用于多種方案。但是，我們?nèi)匀豢梢愿鶕?jù)運行環(huán)境來設(shè)置垃圾回收的類型。

Dotnet的CLR提供了下面兩種類型的垃圾回收：

• 工作站垃圾回收

• 服務(wù)器垃圾回收

這兩種回收機(jī)制，有一定的區(qū)別。

工作站回收，主要是為客戶端應(yīng)用設(shè)計的，也是程序默認(rèn)的回收機(jī)制。垃圾回收的過程，跑在觸發(fā)垃圾回收的用戶線程上，并使用相同的優(yōu)先級。這種方式，優(yōu)點是不會被掛起或延遲，缺點是需要與其它線程競爭CPU時間。當(dāng)運行環(huán)境中只有一個CPU時，系統(tǒng)會自動采用工作站方式，不管你設(shè)置成什么。

服務(wù)器回收，針對的是高吞吐的服務(wù)器應(yīng)用，回收過程跑在專用的高優(yōu)先級線程上，而且默認(rèn)是多線程在跑，所以效率更高，缺點是占用的資源會更多，而且由于線程之間的干擾和上下文切換，會影響整體性能。

所以，選擇什么樣的回收機(jī)制，需要認(rèn)真分析。通常普通應(yīng)用，工作站回收就好。如果是服務(wù)器端的API服務(wù)，需要選擇服務(wù)器回收。而如果是在服務(wù)端需要啟動多個實例進(jìn)行處理，比方對總線的數(shù)據(jù)保存，那還是工作站回收好。

設(shè)置垃圾回收方式，在開發(fā)時，可以在xxx.csproj文件中加入：

<PropertyGroup>    <ServerGarbageCollection>true</ServerGarbageCollection>  </PropertyGroup>

其中，設(shè)置true就是服務(wù)器模式，設(shè)置false就是工作站模式，當(dāng)然，去掉這一行，默認(rèn)也是工作站模式。

對于生產(chǎn)環(huán)境中已經(jīng)上線的應(yīng)用，也可以修改回收模式。找到程序目錄中的xxx.runtimeconfig.json文件，在里面加入：

"configProperties": {   "System.GC.Server": true }

這兩個配置的關(guān)系是：如果開發(fā)時在.csproj中加入了ServerGarbageCollection，那在發(fā)布時會自動在.runtimeconfig.json中加入System.GC.Server。

二、回收和管理非托管資源

上面說到的回收機(jī)制，針對的是托管資源。

對于非托管資源，GC不會主動進(jìn)行回收。回收非托管資源，只能手工編寫代碼并顯式的釋放。

通常來說，程序中用到的操作系統(tǒng)的資源文件、網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)庫連接等，都屬于非托管資源，需要手工清理。

有兩種方法可以清理非托管理資源：

• 使用終結(jié)器Finalize，并由GC回收

• 手動處理Dispose

2.1 使用終結(jié)器Finalize

終結(jié)器Finalize是System.Object的一個虛方法，這個方法在GC回收對象的內(nèi)存之前由垃圾回帳調(diào)用。我們可以重寫這個方法，來釋放非托管資源。

多說兩句：似乎MS對這個部分有些猶豫，所以這兒規(guī)則一直處在兩可之間。C#在析構(gòu)函數(shù)的支持上并不嚴(yán)格。System.Object支持重寫Object.Finalize方法，但它創(chuàng)建的類卻不支持，重寫會報錯，而只能通過改寫析構(gòu)函數(shù)來實現(xiàn)，并由編譯器將代碼包裝在try塊中的析構(gòu)函數(shù)或重寫的Finalize中，并由finally調(diào)用Object.Finalize來實現(xiàn)。

使用終結(jié)器，缺點也是比較明顯的。GC檢測到一個對象需要回收時，會在一段不確定的時間之后調(diào)用終結(jié)器。這個不確定很討厭，我們很難預(yù)料什么時候?qū)ο蟊粚嶋H釋放。

Finalize雖然看著是手動清除非托管資源，其實還是由垃圾回收器去做的。它的最大作用是確保非托管資源一定被釋放。

2.2 手動處理Dispose

手動處理最重要的理由，是在需要的時候立即釋放，而不是讓垃圾回收器進(jìn)行不確定延時后的釋放。

手動釋放，主要的工作是提供一個IDisposable.Dispose的實現(xiàn)，來實現(xiàn)非托管資源的確定性釋放。這樣，當(dāng)需要釋放時，調(diào)用Dispose方法，就會立即釋放非托管資源。

手動處理實現(xiàn)起來很簡單?？蚣芴峁┝艘粋€接口System.IDisposable：

public interface IDisposable   {       void Dispose();   }

他只包含一個方法Dispose。使用時，需要實現(xiàn)這個方法，在使用完成后及時釋放非托管資源。

同時，Dispose方法還提供了GC.SuppressFinalize方法，來告訴GC對象已經(jīng)被手動處理，不再需要調(diào)用終結(jié)器。

public void Dispose()   {       GC.SuppressFinalize(this);   }

這種方式下，對象的內(nèi)存可以做到提前回收。

在某些情況下，可能無法調(diào)用IDisposable.Dispose方法來釋放非托管資源，但場景下又確實需要確定性地釋放，這時候可能通過重寫Object.Finalize來實現(xiàn)：

public class MyClass     {        ~MyClass()        {       //TODO: 釋放未托管的資源    }     }

有點奇怪，是不是?

其實，這就是上邊我說MS猶豫的地方。如果你直接重寫Object.Finalize，像下面這樣：

public class MyClass     {        protected override void Finalize()        {           //TODO: 釋放未托管的資源    }     }

編譯時會報錯Do not override object.Finalize. Instead, provide a  destructor.，而他正確的寫法，就是析構(gòu)函數(shù)。

上面說的內(nèi)容，做成一個套路模板，就會是這樣的：

public class MyClass : IDisposable {     private bool disposedValue;      protected virtual void Dispose(bool disposing)     {         if (!disposedValue)         {             if (disposing)             {                 // TODO: 釋放托管狀態(tài)(托管對象)             }              // TODO: 釋放未托管的資源(未托管的對象)并替代終結(jié)器             // TODO: 將大型字段設(shè)置為 null             disposedValue = true;         }     }      ~MyClass()     {         Dispose(disposing: false);     }      public void Dispose()     {         Dispose(disposing: true);         GC.SuppressFinalize(this);     } }

如果你看到了這兒，建議把上面這個套路模板存下來。這算是最完整的一個版本，網(wǎng)上能找到的，大多是簡化版。

其實，我們經(jīng)常使用的很多類，都實現(xiàn)了IDisposable接口。比如說，凡是可以用using來進(jìn)行調(diào)用類，就都實現(xiàn)了IDisposable接口。另外有一些類，把Dispose改成了一個別的名字，比方IO里的Close方法，就是一個Dispose。

另外，如果對象實現(xiàn)了IDisposable接口，而我們直接new了這個對象，那在使用結(jié)束后，我們就需要Dispose這個對象。因為既然設(shè)計者選擇了Dispose，那結(jié)束時調(diào)用Dispose就是正確的。

三、總結(jié)

最后做個簡單的總結(jié)。

垃圾回收模式選擇：應(yīng)用程序可分配的資源少，或者能夠競爭到的資源少，就使用工作站模式，反之就使用服務(wù)器模式。

在回收處理上，托管資源就扔給GC自動處理，非托管資源需要手動處理：

其中：

Finalize是標(biāo)記出非托管資源可被回收，然后由GC去執(zhí)行回收工作

Dispose是直接調(diào)用，并即時回收。

“如何理解Dotnet的垃圾回收”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！