【转】深入浅出图解C#堆与栈 C# Heap(ing) VS Stack(ing) 第六节 理解垃圾回收GC，提搞程序性能****
前言
雖然在.Net Framework 中我們不必考慮內(nèi)在管理和垃圾回收(GC)，但是為了優(yōu)化應(yīng)用程序性能我們始終需要了解內(nèi)存管理和垃圾回收(GC)。另外，了解內(nèi)存管理可以幫助我們理解在每一個程序中定義的每一個變量是怎樣工作的。
簡介
這一節(jié)我們將介紹垃圾回收機(jī)制GC以及一些提搞程序性能的技巧。
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繪圖Graphing
讓我們站在GC的角度研究一下。如果我們負(fù)責(zé)“扔垃圾”，我們需要制定一個有效的“扔垃圾”計劃。顯然，我們需要判斷哪些是垃圾，哪些不是。
為了決定哪些需要保留，我們假設(shè)任何沒有正在被使用的東西都是垃圾（如角落里堆積的破舊紙張，閣樓里一箱箱沒有用的過時產(chǎn)品,柜子里不用的衣服）。想像一下我們跟兩個好朋友生活在一起：JIT 和CLR。JIT和CLR不斷的跟蹤他們正在使用的東西，并給我們一個他們需要保留的東西列表。這個初始列表我們叫它“根(root)”列表。因?yàn)槲覀冇盟銎瘘c(diǎn)。我們將保持一個主列表去繪制一張圖，圖中分布著所有我們在房子中需要保留東西。任何與主列表中有關(guān)聯(lián)的東西也被畫入圖中。如，我們保留電視就不要扔掉電視遙控器，所以電視遙控器也會被畫入圖中。我們保留電腦就不能扔掉顯示器鍵盤鼠標(biāo)，同樣也把它們畫入圖中。
這就是GC怎么決定去保留對象的。GC會保留從JIT和CLR那收到的一個根(root)對象引用列表，然后遞歸搜索對象引用并決定什么需要保留。
這個根的構(gòu)成如下：
- 全局/靜態(tài) 指針。通過以靜態(tài)變量的方式保持對象的引用，來確保對象不會被GC回收。
- 棧里的指針。為了程序的執(zhí)行，我們不想扔掉那些程序線程始終需要的對象。
- CPU寄存器指針。托管堆里任何被CPU內(nèi)存地址指向的對象都需要被保留。
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在上面的圖中，托管堆中的對象1，5被根Roots引用，3被1引用。對象1，5是被直接引用，3是通過遞歸查詢找到。如果關(guān)聯(lián)到我們之前的假設(shè)，對象1是我們的電視，對象3則是電視遙控器。當(dāng)所有對象畫完后，我們開始進(jìn)行下一階段：垃圾清理。
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GC垃圾清理Compacting
現(xiàn)在我們有了一張需要保留對象的關(guān)系圖，接下來進(jìn)行GC的清理。
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圖中對象2和4被認(rèn)定為垃圾將被清理。清理對象2，復(fù)制（?memcpy?）對象3到2的位置。
由于對象3的地址變了，GC需要修復(fù)指針（紅色箭頭）。然后清理對象4，復(fù)制（?memcpy?）對象5到原來3的位置（譯外話：GC原則：堆中對象之間是沒有間隙的，以后會有文章專門介紹GC原理）。
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最后清理完畢，新對象將被放到對象5的上面(譯外話：GC對一直管理一個指針指向新對象將被放置的地址，如黃色箭頭，以后會有文章專門介紹)。
了解GC原理可以幫助我們理解GC清理(復(fù)制?memcpy ，指針修復(fù)等)是怎么消耗掉很多資源的。很明顯，減少托管堆里對象的移動（復(fù)制?memcpy?）可以提高GC清理的效率。
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托管堆之外的終止化隊(duì)列Finalization Queue和終止化-可達(dá)隊(duì)列Freachable Queue
有些情況下，GC需要執(zhí)行特定代碼去清理非托管資源，如文件操作，數(shù)據(jù)庫連接，網(wǎng)絡(luò)連接等。一種可行性方案是使用析構(gòu)函數(shù)（終結(jié)器）：
class Sample{
~Sample()
{
// FINALIZER: CLEAN UP HERE 終結(jié)器：在這里清理
}
}
譯外話：析構(gòu)函數(shù)會被內(nèi)部轉(zhuǎn)換成終結(jié)器override Finializer()
有終結(jié)器的對象在創(chuàng)建時，同時在Finalization Queue里創(chuàng)建指向它們的指針（更正原文說的把對象放到Finalization Queue里）：
上圖對象1,4,5實(shí)現(xiàn)了終結(jié)器，因此在Finalization Queue里創(chuàng)建指向它們的指針。讓我們看一下，當(dāng)對象2和4沒有被程序引用要被GC清理時會發(fā)生什么情況。
對象2會被以常規(guī)模式清理掉(見文章開始部分)。GC發(fā)現(xiàn)對象4有終結(jié)器，則會把Finalization Queue里指向它的指針移到Freachable Queue中，如下圖：
但是對象4并不被清理掉。有一個專門處理Freachable Queue的線程，當(dāng)它處理完對象4在Freachable Queue里的指針后，會把它移除。
這時對象4可以被清理了。當(dāng)下次GC清理時會把它移除掉。換句話說，?至少執(zhí)行?兩次GC清理才能把對象4清理掉，顯然會影響程序性能。
創(chuàng)建終結(jié)器，意味著創(chuàng)建了更多的工作給GC，也就會消耗更多資源影響程序性能。因此，當(dāng)你使用終結(jié)器時一定要確保你確實(shí)需要使用它。
更好的方法是使用?IDisposable接口。
public class ResourceUser : IDisposable{
#region IDisposable Members
public void Dispose()
{
// 在這里清理!!!
}
#endregion
}
實(shí)現(xiàn)?IDisposable接口的對象可以使用using關(guān)鍵字：
using (ResourceUser rec = new ResourceUser())
{
// 具體實(shí)現(xiàn)。。。
} // {}代碼塊結(jié)束時，會調(diào)用DISPOSE方法
變量rec的作用域是大括號內(nèi)，大括號外不可訪問。
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靜態(tài)變量
class Olympics
{
public static Collection<Runner> TryoutRunners;
}
class Runner
{
private string _fileName;
private FileStream _fStream;
public void GetStats()
{
FileInfo fInfo = new FileInfo(_fileName);
_fStream = _fileName.OpenRead();
}
}
如果你初始化了TryoutRunners，那么它將永遠(yuǎn)不會被GC清理，因?yàn)橛徐o態(tài)指針一直指向初始化的對象。一旦調(diào)用了Runner里GetStats()方法，因?yàn)镚etStats()里面沒有文件關(guān)閉操作，它將永遠(yuǎn)被打開也不會被GC清理。我們可以看到程序的崩潰即將來臨。
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總結(jié)
一些良好的操作可以提高程序的性能：
譯外話：
我會在以后的文章里更詳細(xì)的介紹GC垃圾回收機(jī)制，包括GC劃分的0代generation 0，1代generation 1，2代generation 2。有時只有一篇文章或一種圖解還是會讓人迷惑，所以下一篇介紹GC垃圾回收的內(nèi)容更詳細(xì)，圖解也有不同。
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翻譯：http://www.c-sharpcorner.com/UploadFile/rmcochran/csharp_memory_401282006141834PM/csharp_memory_4.aspx
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的【转】深入浅出图解C#堆与栈 C# Heap(ing) VS Stack(ing) 第六节 理解垃圾回收GC，提搞程序性能****的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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