浅谈C#托管程序中的资源释放问题

便于对文章的开展，需要先明确两个概念。

第一个就是很多人用.Net写程序，会谈到托管这个概念。那么.Net所指的资源托管到底是什么意思，是相对于所有资源，还是只限于某一方面资源？很多人对此不是很了解，其实.Net所指的托管只是针对内存这一个方面，并不是对于所有的资源；因此对于Stream，数据库的连接，GDI+的相关对象，还有Com对象等等，这些资源并不是受到.Net管理而统称为非托管资源。而对于内存的释放和回收，系统提供了GC-Garbage Collector，而至于其他资源则需要手动进行释放。

那么第二个概念就是什么是垃圾，通过我以前的文章，会了解到.Net类型分为两大类，一个就是值类型，另一个就是引用类型。前者是分配在栈上，并不需要GC回收；后者是分配在堆上，因此它的内存释放和回收需要通过GC来完成。GC的全称为“Garbage Collector”,顾名思义就是垃圾回收器，那么只有被称为垃圾的对象才能被GC回收。也就是说，一个引用类型对象所占用的内存需要被GC回收，需要先成为垃圾。那么.Net如何判定一个引用类型对象是垃圾呢，.Net的判断很简单，只要判定此对象或者其包含的子对象没有任何引用是有效的，那么系统就认为它是垃圾。

明确了这两个基本概念，接下来说说GC的运作方式以及其的功能。内存的释放和回收需要伴随着程序的运行，因此系统为GC安排了独立的线程。那么GC的工作大致是，查询内存中对象是否成为垃圾，然后对垃圾进行释放和回收。那么对于GC对于内存回收采取了一定的优先算法进行轮循回收内存资源。其次，对于内存中的垃圾分为两种，一种是需要调用对象的析构函数，另一种是不需要调用的。GC对于前者的回收需要通过两步完成，第一步是调用对象的析构函数，第二步是回收内存，但是要注意这两步不是在GC一次轮循完成，即需要两次轮循；相对于后者，则只是回收内存而已。

很明显得知，对于某个具体的资源，无法确切知道，对象析构函数什么时候被调用，以及GC什么时候会去释放和回收它所占用的内存。那么对于从C、C++之类语言转换过来的程序员来说，这里需要转变观念。

那么对于程序资源来说，我们应该做些什么，以及如何去做，才能使程序效率最高，同时占用资源能尽快的释放。前面也说了，资源分为两种，托管的内存资源，这是不需要我们操心的，系统已经为我们进行管理了；那么对于非托管的资源，这里再重申一下，就是Stream，数据库的连接，GDI+的相关对象，还有Com对象等等这些资源，需要我们手动去释放。

如何去释放，应该把这些操作放到哪里比较好呢。.Net提供了三种方法，也是最常见的三种，大致如下：

1．  析构函数；

2．  继承IDisposable接口，实现Dispose方法；

3．  提供Close方法。

经过前面的介绍，可以知道析构函数只能被GC来调用的，那么无法确定它什么时候被调用，因此用它作为资源的释放并不是很合理，因为资源释放不及时；但是为了防止资源泄漏，毕竟它会被GC调用，因此析构函数可以作为一个补救方法。而Close与Dispose这两种方法的区别在于，调用完了对象的Close方法后，此对象有可能被重新进行使用；而Dispose方法来说，此对象所占有的资源需要被标记为无用了，也就是此对象被销毁了，不能再被使用。例如，常见SqlConnection这个类，当调用完Close方法后，可以通过Open重新打开数据库连接，当彻底不用这个对象了就可以调用Dispose方法来标记此对象无用，等待GC回收。明白了这两种方法的意思后，大家在往自己的类中添加的接口时候，不要歪曲了这两者意思。

接下来说说这三个函数的调用时机，我用几个试验结果来进行说明，可能会使大家的印象更深。

首先是这三种方法的实现，大致如下：

代码

     ///   <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

    }

 

 

对于Close来说不属于真正意义上的释放，除了注意它需要显示被调用外，我在此对它不多说了。而对于析构函数而言，不是在对象离开作用域后立刻被执行，只有在关闭进程或者调用GC.Collect方法的时候才被调用，参看如下的代码运行结果。

代码

private   void  Create()

        {

            DisposeClass myClass  =   new  DisposeClass();

        }

         private   void  CallGC()

        {

            GC.Collect();

        }

         //  Show destructor

        Create();

        Debug.WriteLine(  " After created! "  );

        CallGC();

 

 

        运行的结果为：

After created!

Destructor called!

显然在出了Create函数外，myClass对象的析构函数没有被立刻调用，而是等显示调用GC.Collect才被调用。

对于Dispose来说，也需要显示的调用，但是对于继承了IDisposable的类型对象可以使用using这个关键字，这样对象的Dispose方法在出了using范围后会被自动调用。例如：

    using( DisposeClass myClass = new DisposeClass() )

    {

        //other operation here

    }

如上运行的结果如下：

Dispose called!

那么对于如上DisposeClass类型的Dispose实现来说，事实上GC还需要调用对象的析构函数，按照前面的GC流程来说，GC对于需要调用析构函数的对象来说，至少经过两个步骤，即首先调用对象的析构函数，其次回收内存。也就是说，按照上面所写的Dispose函数，虽说被执行了，但是GC还是需要执行析构函数，那么一个完整的Dispose函数，应该通过调用GC.SuppressFinalize(this )来告诉GC，让它不用再调用对象的析构函数中。那么改写后的DisposeClass如下：

代码

  ///   <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

    }

 

 

   通过如下的代码进行测试。

        private void Run()

        {

            using( DisposeClass myClass = new DisposeClass() )

            {

                //other operation here

            }

        }

        private void CallGC()

        {

            GC.Collect();

        }

        // Show destructor

        Run();

        Debug.WriteLine( "After Run!" );

        CallGC();

运行的结果如下：

Dispose called!

After Run!

显然对象的析构函数没有被调用。通过如上的实验以及文字说明，大家会得到如下的一个对比表格。

 
 析构函数                                            Dispose方法                                      Close方法
 销毁对象                                           销毁对象                                               关闭对象资源
 不能被显示调用，会被GC调用               需要显示调用或者通过using语句              需要显示调用
 不确定                                              确定，在显示调用或者离开using程序块      确定，在显示调用时

那么在定义一个类型的时候，是否一定要给出这三个函数地实现呢。

我的建议大致如下。

1． 提供析构函数，避免资源未被释放，主要是指非内存资源；

2． 对于Dispose和Close方法来说，需要看所定义的类型所使用的资源（参看前面所说），而决定是否去定义这两个函数；

3． 在实现Dispose方法的时候，一定要加上“GC.SuppressFinalize( this )”语句，避免再让GC调用对象的析构函数。

C#程序所使用的内存是受托管的，但不意味着滥用，好地编程习惯有利于提高代码的质量以及程序的运行效率。

http://blog.csdn.net/Knight94/archive/2006/08/05/1023352.aspx

补充：.NET的GC机制有这样两个问题：

首先，GC并不是能释放所有的资源。它不能自动释放非托管资源。

第二，GC并不是实时性的，这将会造成系统性能上的瓶颈和不确定性。

为了解决第一个问题，.NET提供了析构函数，在C#中是~ClassName的形式。如果某个类定义了析构函数，.NET会在第一次的GC中调用析构函数，第二次才真正进行资源释放。这就允许了我们能够做一些手动的资源管理操作，手动对非托管资源进行清理。但是如果没有必要，定义析构函数就会对性能造成较大的影响。

仅仅依赖析构函数对非托管资源进行释放是不够的，这是由于第二个问题：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。

通常我们应该这样写程序：

代码

public   class  SampleClass : System.IDisposable
        {
                 public   void  Dispose()

                 // 供程序员显式调用的Dispose方法

                {

                        Dispose( true );

                         // 调用带参数的Dispose方法，释放托管和非托管资源

                        System.GC.SuppressFinalize( this );

                         // 手动调用了Dispose释放资源，那么析构函数就是不必要的了，这里阻止GC调用析构函数

                }

                 protected   void  Dispose( bool  disposing) 

                 // protected的Dispose方法，保证不会被外部调用。

                 // 传入bool值disposing以确定是否释放托管资源

                {

                         if  (disposing)

                        {

                                 // 在这里加入清理"托管资源"的代码，应该是xxx.Dispose();

                        }

                         //  在这里加入清理"非托管资源"的代码

                }

                 ~ SampleClass()

                 // 供GC调用的析构函数

                {

                        Dispose( false );

                         // 释放非托管资源

                }

        }

        

 

 

        这样一来，我们就像Delphi里调用Object.Free方法一样自然的调用Object.Dispose方法，而即使我们忘记了在合适的时候调用Dispose，GC也会在释放对象的时候帮我们清理非托管资源的。GC所充当的角色只是一种保障手段，它应该充当这种角色，我们不能过分依赖它。

        实际上，在较大的模块退出时我们还应该及时地手动调用GC.Collect进行垃圾回收。