浅谈C#内存回收与Finalize, Dispose, Close方法(一)

一. net的对象使用一般分为三种情况﹕

1.创建对象
2.使用对象
3.释放对象

二.创建对象
1.创建对象实际分为两个步骤﹕变量类型声明和初始化对象

2.变量类型声明(declare),如﹕

FileStream fs

这行代码会在当前的变量作用域空间(栈或堆)里建立一个叫做fs的变量﹐至少四个字节吧(因为要存一个对象的地址value)

3.初始化对象
对象在使用(调用其方法或属性)前﹐必须进行初始化。
如﹕

fs = new FileStream(@"C:est.txt",FileMode.OpenOrCreate);

这行代码会分成3个步骤﹕
a）在托管堆中分配一块内存﹐其大小等于FileStream中所有字段(当然不包括静态的)的内存总和加上MS认为需要的其它东东。
b）初始化对象的字段(值类型的把其位全部初始化成0,对象初始化为null﹐当然string是一个例外﹐它被初始化成空字符串)
c.调用FileStream相应的构造器﹐这里会初始化一个非托管资源(文件)的私有字段。

三.使用对象
使用对象就没什么讲的﹐就是调用对象的方法(或属性等)来完成某个功能当然为了释放对象而调用的方法应不属于此范畴(例如提到的Finalize等)

四.释放对象
1.释放对象也就是说这个对象我已经不需要了﹐现在我要把其释放﹐以便把其在堆上所占用的内存空间给收回来(当然变量名的内存空间就不需要管了﹐因为它会随其作用域自动消失)

2. .net自动进行内存管理﹐也就是说当它判断一个对象没有用了(当然有自己的算法)﹐它就会将其内存给自动收回来﹐但是其收回的时间一般不确定(当.net认为内存紧张时﹐它就会开始)

BTW:其实我们就是想自己收回对象的内存也不可能﹐因为MS没有提供途径(GC.Collect也是启动.net的内存收集功能)

五.第一个结论
在net中使用对象很简单﹐创建对象之后直接使用就可以了﹐不用了也不要去管它﹐垃圾收集器会帮你把内存要回来的。

六.例外
当对象的成员引用了一个非托管资源时(不在托管堆上分配的内存或资源﹐像文件﹐数据库连接等等)﹐下面以一个例子来说明﹕
System.IO.FileStream类别﹐这是.net基本类库提供的一个非托管资源(文件)封装对象(用Reflector工具反编译mscorlib.dll可见其代码)

1.FileStream毫无疑问封装了一个非托管资源

观其源代码发现有这样一个私有成员﹕

private SafeFileHandle _handle;

通过构造器调用的Init方法可以发现这个成员的初始化代码﹕

this._handle = Win32Native.SafeCreateFile(
             text2, num1, share, secAttrs, mode, num2,  Win32Native.NULL);

而后者实际上就是kernel32.dll中的CreateFile方法﹐它返回一个HANDLE(即非托管资源引用)

2.我们先来使用这个类别﹕

using System; 
using System.IO;
public class TestFileStream
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        //创建一个FileStream对象
        FileStream fs = new FileStream(@"C: est.txt", FileMode.OpenOrCreate);
        Console.WriteLine("您可以尝试在系统中删除c盘下的test.txt(回车键继续)");
        //暂停程序执行﹐并尝试在系统中删除那个文件
        Console.ReadLine();


        //删除文件测试
        try
        {
            File.Delete(@"c: est.txt");
        }
        catch (IOException ex)
        {
            Console.WriteLine("[Error]程序删除文件失败﹕{0}", ex.Message);
        }
    }
}

3.在程序挂起时(Console.ReadLine等待输入)﹐删除文件会失败﹐很容易理解﹐因为文件打开后没有将其关闭﹐系统不知道这个文件是否还有用﹐所以帮我们保护这个文件(理所当然﹐那个非托管资源所使用的内存还被程序占用着)

4.但是在程序执行完后﹐我们再尝试删除文件﹐成功﹗为什么?(fs不是没有关闭那个SafeFileHandle吗?)
当然您可以说﹐windows操作系统在一个进程结束后会自动回收其资源﹐没错【但是如果是com就惨了﹐因为com是存在于自己的独立进程内﹐而操作系统不负责这个：-（   】﹐不过这里不是因为windows操作系统的功能﹐而是.net垃圾收集器帮的忙。

5.看下面这个例子

using System;
using System.IO;

public class TestFileStream
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        //创建一个FileStream对象
        FileStream fs = new FileStream(@"C: est.txt", FileMode.OpenOrCreate);
        Console.WriteLine("您可以尝试在系统中删除c盘下的test.txt(回车键继续)");
        //暂停程序执行﹐并尝试在系统中删除那个文件
        Console.ReadLine();

        /**/
        /*进行垃圾收集*/
        GC.Collect();
        Console.WriteLine("再删一下试试");
        Console.ReadLine();
    }
}

6.注意中间那行代码:

GC.Collect();

这是强制要.net垃圾收集器进行垃圾收集。
我们再去尝试删除test.txt﹐居然可以被删除了﹐为什么呀?(fs不是没有关闭那个SafeFileHandle吗?)﹐让我细细道来﹕

7.我们首先了解一下.net垃圾收集器进行垃圾收集的四种时机(参见﹕.net框架程序设计 李建忠译)
a.最常见的﹕当.net觉得合适时﹐例如它感到内存紧张了(朮语称为﹕0代对象充满)
b.微软强烈不建议使用的﹕GC的Collect方法调用(就是我们上面用的这种啦﹐因为会降低性能﹐会挂起进程, 等等﹐反正听微软的吧。当然某些时候可以用﹐就像我上面用来测试的代码﹐呵呵...)
c.应用程序域卸载时(AppDomain)
d.CLR被关闭时

8.现在我们可以明白第1个例子为什么在程序结束后文件可以被删除﹐因为CLR被关闭时，.net执行了垃圾收集(也就是等同于第二个例子的GC.Collect()代码)

9.所以现在所有的问题都集中到垃圾收集上面。它做了什么?

垃圾收集器在判断一个对象不会再被引用到后﹐就开始对它进行垃圾收集(即回收内存)清空内存(即把托管堆中的内存收回来)。
但是对象的有些字段引用到了非托管资源怎么办?如FileStream的_handle
所以我们必须告诉垃圾收集器﹐在你回收我的内存之前﹐先帮我执行一个方法来收回我的非托管资源﹐以免托管堆的内存被你回收了而引起我所引用的非托管资源的内存却被泄漏了。这个方法就是Finalize方法。它允许对象在垃圾回收器回收该对象使用的内存时适当清理其非托管资源。 默认情况下，Finalize 方法不执行任何操作。 如果您要让垃圾回收器在回收对象的内存之前对对象执行清理操作，您必须在类中重写Finalize 方法。

好了，我们现在知道是Finalize方法在起作用。下篇我们不仅要探讨如何使用一个封装了非托管资源的类（例如：FileStream)，还将讨论如何自己实现一个包含非托管资源的类！