便於對文章的開展,需要先明確兩個概念。
第一個就是很多人用.Net寫程序,會談到託管這個概念。那麼.Net所指的資源託管到底是什麼意思,是相對於所有資源,還是只限於某一方面資源?很多人對此不是很瞭解,其實.Net所指的託管只是針對內存這一個方面,並不是對於所有的資源;因此對於Stream,數據庫的連接,GDI+的相關對象,還有Com對象等等,這些資源並不是受到.Net管理而統稱爲非託管資源。而對於內存的釋放和回收,系統提供了GC-Garbage Collector,而至於其他資源則需要手動進行釋放。
那麼第二個概念就是什麼是垃圾,通過我以前的文章,會瞭解到.Net類型分爲兩大類,一個就是值類型,另一個就是引用類型。前者是分配在棧上,並不需要GC回收;後者是分配在堆上,因此它的內存釋放和回收需要通過GC來完成。GC的全稱爲“Garbage Collector”,顧名思義就是垃圾回收器,那麼只有被稱爲垃圾的對象才能被GC回收。也就是說,一個引用類型對象所佔用的內存需要被GC回收,需要先成爲垃圾。那麼.Net如何判定一個引用類型對象是垃圾呢,.Net的判斷很簡單,只要判定此對象或者其包含的子對象沒有任何引用是有效的,那麼系統就認爲它是垃圾。
明確了這兩個基本概念,接下來說說GC的運作方式以及其的功能。內存的釋放和回收需要伴隨着程序的運行,因此係統爲GC安排了獨立的線程。那麼GC的工作大致是,查詢內存中對象是否成爲垃圾,然後對垃圾進行釋放和回收。那麼對於GC對於內存回收採取了一定的優先算法進行輪循回收內存資源。其次,對於內存中的垃圾分爲兩種,一種是需要調用對象的析構函數,另一種是不需要調用的。GC對於前者的回收需要通過兩步完成,第一步是調用對象的析構函數,第二步是回收內存,但是要注意這兩步不是在GC一次輪循完成,即需要兩次輪循;相對於後者,則只是回收內存而已。
很明顯得知,對於某個具體的資源,無法確切知道,對象析構函數什麼時候被調用,以及GC什麼時候會去釋放和回收它所佔用的內存。那麼對於從C、C++之類語言轉換過來的程序員來說,這裏需要轉變觀念。
那麼對於程序資源來說,我們應該做些什麼,以及如何去做,才能使程序效率最高,同時佔用資源能儘快的釋放。前面也說了,資源分爲兩種,託管的內存資源,這是不需要我們操心的,系統已經爲我們進行管理了;那麼對於非託管的資源,這裏再重申一下,就是Stream,數據庫的連接,GDI+的相關對象,還有Com對象等等這些資源,需要我們手動去釋放。
如何去釋放,應該把這些操作放到哪裏比較好呢。.Net提供了三種方法,也是最常見的三種,大致如下:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->析構函數;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->繼承IDisposable接口,實現Dispose方法;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->提供Close方法。
經過前面的介紹,可以知道析構函數只能被GC來調用的,那麼無法確定它什麼時候被調用,因此用它作爲資源的釋放並不是很合理,因爲資源釋放不及時;但是爲了防止資源泄漏,畢竟它會被GC調用,因此析構函數可以作爲一個補救方法。而Close與Dispose這兩種方法的區別在於,調用完了對象的Close方法後,此對象有可能被重新進行使用;而Dispose方法來說,此對象所佔有的資源需要被標記爲無用了,也就是此對象被銷燬了,不能再被使用。例如,常見SqlConnection這個類,當調用完Close方法後,可以通過Open重新打開數據庫連接,當徹底不用這個對象了就可以調用Dispose方法來標記此對象無用,等待GC回收。明白了這兩種方法的意思後,大家在往自己的類中添加的接口時候,不要歪曲了這兩者意思。
接下來說說這三個函數的調用時機,我用幾個試驗結果來進行說明,可能會使大家的印象更深。
首先是這三種方法的實現,大致如下:
/// <summary>
/// The class to show three disposal function
/// </summary>
public class DisposeClass:IDisposable
{
public void Close()
{
Debug.WriteLine( "Close called!" );
}
~DisposeClass()
{
Debug.WriteLine( "Destructor called!" );
}
#region IDisposable Members
public void Dispose()
{
// TODO: Add DisposeClass.Dispose implementation
Debug.WriteLine( "Dispose called!" );
}
#endregion
}
對於Close來說不屬於真正意義上的釋放,除了注意它需要顯示被調用外,我在此對它不多說了。而對於析構函數而言,不是在對象離開作用域後立刻被執行,只有在關閉進程或者調用GC.Collect方法的時候才被調用,參看如下的代碼運行結果。
private void Create()
{
DisposeClass myClass = new DisposeClass();
}
private void CallGC()
{
GC.Collect();
}
// Show destructor
Create();
Debug.WriteLine( "After created!" );
CallGC();
運行的結果爲:
After created!
Destructor called!
顯然在出了Create函數外,myClass對象的析構函數沒有被立刻調用,而是等顯示調用GC.Collect才被調用。
對於Dispose來說,也需要顯示的調用,但是對於繼承了IDisposable的類型對象可以使用using這個關鍵字,這樣對象的Dispose方法在出了using範圍後會被自動調用。例如:
using( DisposeClass myClass = new DisposeClass() )
{
//other operation here
}
如上運行的結果如下:
Dispose called!
那麼對於如上DisposeClass類型的Dispose實現來說,事實上GC還需要調用對象的析構函數,按照前面的GC流程來說,GC對於需要調用析構函數的對象來說,至少經過兩個步驟,即首先調用對象的析構函數,其次回收內存。也就是說,按照上面所寫的Dispose函數,雖說被執行了,但是GC還是需要執行析構函數,那麼一個完整的Dispose函數,應該通過調用GC.SuppressFinalize(this )來告訴GC,讓它不用再調用對象的析構函數中。那麼改寫後的DisposeClass如下:
/// <summary>
/// The class to show three disposal function
/// </summary>
public class DisposeClass:IDisposable
{
public void Close()
{
Debug.WriteLine( "Close called!" );
}
~DisposeClass()
{
Debug.WriteLine( "Destructor called!" );
}
#region IDisposable Members
public void Dispose()
{
// TODO: Add DisposeClass.Dispose implementation
Debug.WriteLine( "Dispose called!" );
GC.SuppressFinalize( this );
}
#endregion
}
通過如下的代碼進行測試。
private void Run()
{
using( DisposeClass myClass = new DisposeClass() )
{
//other operation here
}
}
private void CallGC()
{
GC.Collect();
}
// Show destructor
Run();
Debug.WriteLine( "After Run!" );
CallGC();
運行的結果如下:
Dispose called!
After Run!
顯然對象的析構函數沒有被調用。通過如上的實驗以及文字說明,大家會得到如下的一個對比表格。
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析構函數
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Dispose方法
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Close方法
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意義
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銷燬對象
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銷燬對象
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關閉對象資源
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調用方式
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不能被顯示調用,會被GC調用
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需要顯示調用
或者通過using語句
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需要顯示調用
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調用時機
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不確定
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確定,在顯示調用或者離開using程序塊
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確定,在顯示調用時
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那麼在定義一個類型的時候,是否一定要給出這三個函數地實現呢。
我的建議大致如下。
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->提供析構函數,避免資源未被釋放,主要是指非內存資源;
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->對於Dispose和Close方法來說,需要看所定義的類型所使用的資源(參看前面所說),而決定是否去定義這兩個函數;
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->在實現Dispose方法的時候,一定要加上“GC.SuppressFinalize( this )”語句,避免再讓GC調用對象的析構函數。
C#程序所使用的內存是受託管的,但不意味着濫用,好地編程習慣有利於提高代碼的質量以及程序的運行效率。