[翻译]理解C#对象生命周期

  看网上的同一篇讲话C#目标生命周期(Object
Lifetime)的篇章,通俗易懂,而且有图,很吻合初师学习,就翻过来了。后来发觉及时是Pro C# 2010 and the .NET 4
Platform的第八章节中之一模一样组成部分。(感谢
大乖乖
提醒)。文中的专业名词第一次等面世常常,括号里会标注对应的英文单词。
  请珍惜作者劳动,转载请注明出处:
http://www.cnblogs.com/Jack47/archive/2012/11/14/2770748.html。

—-2012年11月15日修改—-

  找到了章的出处,并上加了最后一部分代码的截图。

—-正文—–

  .NET 对象是以一个称作托管堆(managed
heap)的内存中分红的,它们会于垃圾回收器(garbage collector)自动销毁。
  于讲课之前,你得知道类(class),对象(object),引用(reference),栈(stack)和堆放(heap)的意思。

  一个像样就是一个叙述这种类型的实例(instance)在内存中布局之蓝图。当然,类是概念在一个代码文件被(在C#中代码文件以.cs作为后缀)。

  一个简的Car 类,定义在一个曰SimpleGC的C# Console
Application中:

 1     //Car.cs
 2     public class Car
 3     {
 4         private int currSp;
 5         private string petName;
 6         public Car(){}
 7         public Car(String name, int speed)
 8         {
 9             petName = name;
10             currSp = speed;
11         }
12         public override string ToString(){
13             return string.Format("{0} is going {1} MPH", petName, currSp);
14         }        
15     }

    当一个好像为定义好了,就可以使用C# new关键字来分配任意数量的这个类似。

 
需要明白的是,new关键字返回的凡一个在积点的靶子的援,不是以此目标自我。这个引用变量存储在栈上,以便之后于次中采取。
    当思在某某对象及调用成员函数时,对存储的此目标的援使用C# .
操作符:

1     class Program{
2         static void Main(string[] args){
3             //在托管堆上面创建一个新的Car对象。返回的是一个指向这个对象的引用
4             Car refToMyCar = new Car("Benz", 50);
5             //C# . 操作符用来在引用变量引用的对象上调用函数
6             Console.WriteLine(refToMyCar.ToString());
7             Console.ReadLine();
8         }    
9     }  

  下图显示了类似,对象以及援之间的涉嫌

图片 1

  对象生命周期的基础知识

  当您于创建C#应用程序时,托管堆不待你的直白干涉。实际上,.NET
内存管理的黄金标准很粗略:
    使用new关键字于托管堆上申请一个靶
    一旦实例化后,当目标不再给用的,垃圾回收器会销毁它。
    对于读者来说,下一个分明的题目是:
    “垃圾回收器怎么确定托管堆着之对象是不再吃利用?”
    简洁之答案是:
     当您的代码不再采取堆点的此目标,垃圾回收器会将是目标删除。

  假而你以先后的切近里有一个方法分配了一个Car对象的一部分变量:

1      static void MakeACar(){
2         //如果myCar是Car对象的唯一引用
3         //它可能会在这个方法返回时被销毁
4         Car myCar = new Car();
5      }

   注意:Car对象的引用 (myCar)
是于MakeACar()函数中一直创造的而没有让传送至函数外部(通过一个返回值或者
ref/out 参数)。

  因此,一旦这个函数调用完成,myCar的援不再只是看,并且和斯引用相关联的Car对象足以于垃圾回收了。但是,不能够管在MakeACar()函数调用完成后这目标为及时从外存中销毁。
     在这时不得不使当CLR 执行下次垃圾堆回收时,myCar对象能够被安康之绝迹。

  The CIL of new

  当C#编译器遇到new关键字,它见面在函数实现中插一个 CIL
newobj指令。如果您编译当前底例证代码并下ildasm.exe来浏览生成的代码,你晤面在MakeACar()函数中窥见如下的CIL语句:

图片 2

  于咱们理解托管堆中的靶子啊时候让移除的妥条件之前,仔细查看转CIL
newobj指令的图。

  首先,需要了解托管堆不仅仅是一个可是由CLR访问的自由内存块。.NET垃圾回收器是一个清新的堆管家,出于优化的目的它见面压缩空闲的内存块(当得常)。为了帮忙压缩,托管堆会维护一个指针(通常为喻为下一个目标指针(the
next object pointer)或者是新对象指针(new object
pointer)),这个指针用来标识下一个目标在积中分红的地方。(
译者注:为了精益求精性能,运行时见面当一个独自的积聚着也巨型对象(>85,000Bytes)分配内存
。一般景象下都是累组,很少出诸如此类深的目标。
垃圾回收器会自动释放大型对象的内存。
但是,为了避免运动内存中的巨型对象(耗时),不会见压缩是内存。 )

  这些消息表明,newobj指令通知CLR来实施下列的中坚任务:

  • 计而分配的对象所用的整内存(包括这项目的数码成员和类型的基类所要的内存)。
  • 反省托管堆来确保有足的长空来放置所申请之目标。如果起足的空中,会调用这个类型的构造函数,构造函数会回来一个对内存中斯新目标的援,这个新对象的地点正就是是生一个目标指针上同样蹩脚所指向的职。
  • 最终,在把援返回给调用者之前,让生一个对象指针指向托管堆着产一个可用之位置。

  下面的图解释了于托管堆上分红对象的细节。  

图片 3

  由于您的次忙在分红对象,在托管堆上之半空中最终会满。当处理newobj指令的时候,CLR
发现托管堆没有足够空间分配要的品类时,它见面实行同样不善垃圾回收来刑释解教内存。因此,垃圾回收的产一个规则吧颇简单:

  如果托管堆没有足够的上空分配一个请求的对象,则会履行同一次于垃圾回收。

  当行垃圾回收时,垃圾收集器临时挂于目前历程遭到之拥有的移位线程来保证在回收过程遭到应用程序不会见访问到堆。(一个线程是一个正值执行之主次中的推行路径)。一旦垃圾回收完成,挂于底线程又可继续执行了。还吓,.NET
垃圾回收器是莫大优化了之。

  把对象引用置为null

  有了这些知识,你恐怕会见惦记在C#里,把目标引用置为null会生啊事发生。
  例如,假而MakeACar()更新如下:

1     static void MakeACar(){
2         Car myCar = new Car();
3         myCar = null;
4     }
5     

  当您于目标引用赋值为null,编译器会生成CIL代码来担保这个引用(这个例子中凡myCar)不见面指向任何对象。如果要用idasm.exe查看修改后MakeACar()的CIL
代码,会发现ldnull这个操作码(它会朝着虚拟执行栈上面压入一个null)之后是一个
stloc.0操作码(它于分配的Car对象及安null的援):  

图片 4

  但是,你不能不了解的是,设置引用为null不见面强制垃圾回收器在这时候起步并自堆积如山上删除这个目标。你唯一完成的行是显式地隔断了援和其前面对的靶子之间的联系。

  应用程序的到底之意(application roots)

  回到垃圾回收器如何支配一个对象是不再吃使用的。为了掌握细节,你要掌握应用程序根的定义。
  简单的话,一个彻底是一个引用,这个引用指向堆点的一个目标的。严格来说,一个干净可以起以下几栽状况:

  • 针对全局对象(global
    objects)的援(尽管C#匪支持,但CIL代码允许分配全局对象)
  • 对任何静态对象(static objects)/(static fields)
  • 本着一个应用程序代码中的有对象
  • 对传入到一个函数中的对象参数
  • 对等待于终结(finalized)的靶子
  • 其余一个针对性对象的CPU寄存器

  译者注:每个应用程序都起一样组根。 

  以平坏垃圾回收的进程中,运行条件会检查托管堆点的靶子是不是依旧是于应用程序根可到的。为了检查只是高达,CLR会建立一个表示堆上每个可直达目标的希冀。对象图用来记录有可达的目标。同时,注意垃圾回收器绝不会当图及号一个对象少不好,因此避免了烦人的轮回引用。

  假设托管堆上有名字为A,B,C,D,E,F和G的目标集合。在平不成垃圾回收过程遭到,会检讨这些目标(同时包括这些目标可能含的其中对象引用)是否是根本可上的。一旦图为树起,不可达的目标(在斯是目标C和F)被记为垃圾。

  下图是上述场景的一个或许的对象图(你可以管箭头读作依赖或用,例如”E依赖于G,间接依赖让B,“A不负任何对象”等)。

图片 5

  创建的靶子图是为此来支配哪些对象是应用程序根可达的。

  一旦一个目标都深受记为终结(此例子中凡是C和F–在觊觎中绝非他们),它当内存中尽管深受清理掉了。在此时,堆上的结余内存空间被抽(compact
翻译为缩减不太方便,但为未知情吗还好的歌词了,压缩后,分配的内存空间都是当联名,连续的),这会导致CLR修改活动的应用程序根集合(和相应之指针)来针对是的内存位置(这个操作是全自动透明底)。最后,调整下一个目标指针来针对下一个可用之内存位置。

  下图阐明了扫除和压缩堆的经过。

图片 6

  理解对象的代表(object generations)

  以尝找到不可达的靶子时,CLR并无是检查托管堆上之每个对象。很明显,这样做会吃大量工夫,尤其在巨型(例如现实中)程序中。

  为了救助优化是进程,堆上之每个对象吃分配至一个特种的”代”。代之概念背后的想法非常简短:对象在积上幸存的时越长,接下她继续存在的可能性为就是更为怪,即于旧的对象生存期长,较新的目标生存期短。例如,实现Main()的靶子一直在内存中,直到程序结束。相反,最近才给放置堆中的目标(例如当一个函数范围里分配的对象)很可能迅速就不可达。在积上的每个对象属于以下的某某一个替:

  • Generation 0: 标识一个近来分红的尚没有于记为回收的对象
  • Generation 1:
    标识一个涉了平软垃圾回收而现有下来的目标(例如,他叫标记为回收,但出于堆空间够用要并未吃免除掉)
  • Generation 2:标识一个经历了无单纯一轱辘垃圾回收而现有下来的目标。

  垃圾回收器首先会检查generation
0的保有目标。如果标记并清理这些目标(译者注:因为新对象的生存期往往比短,并且期望在推行回收时,应用程序不再采用第
0
级托管堆着之成千上万对象)后有了足够使用的内存空间,任何现有下来的靶子就让提升到Generation
1。为了了解一个目标的替代如何影响回收的历程,可以查阅下图。下图解释了generation
0中同不良垃圾回收后,存活的靶子吃升级的进程。  

图片 7

  generation 0 中的存活对象为升级至generation 1

  如果所有的generation
0对象还给检查了,但是出的内存空间仍然不够用,就反省一一体generation
1中的有着目标的可达性并回收。存活下来的generation
1对象为升级及generation 2。如果垃圾回收器仍然需要分外的内存,generation
2的目标就更检查并让回收。此时,如果一个generation
2的对象共处下来,它还是一个generation 2的目标。

  通过叫堆着之目标与一个generation的值,新对象(比如有的变量)会叫高速回收,而尽有之目标(如一个应用程序对象)不会见为常骚扰。
  
 为了说明如何用System.GC类来抱垃圾回收的底细信息,考虑下的Main函数,里面所以到了有的GC的积极分子函数。

 1     static void Main(string[] args){
 2         Console.WriteLine("*****Fun with System.GC *****");
 3         //打印出堆上面的大致字节数
 4         Console.WriteLine("Estimated bytes on heap:{0}",
 5         GC.GetTotalMemory(false));
 6         //MaxGeneration基于0,所以为了显示而加一
 7         Console.WriteLine("This OS has{0} object generations.\n"
 8         (GC.MaxGeneration+1));
 9         Car refToMyCar = new Car("Zippy", 100);
10         Console.WriteLine(refToMyCar.ToString());
11         //打印出refToMyCar对象的generation
12         Console.WriteLine("Generation of refToMyCar is:{0}",
13         GC.GetGeneration(refToMyCar));
14         Console.ReadLine();
15     }
16     

  强制进行相同浅垃圾回收

.NET
垃圾回收器就是用来机关管理内存的。但是,在好几最情况下,通过使用GC.Collect()来强制一不好垃圾回收是卓有成效的。尤其是:

  • 而的先后将进入同一段子不思为可能的废料回收所中断的代码。
  • 卿的程序刚得分红大量数码的目标的过程,你想尽量清理出更多外存来。

  如果您当受垃圾回收器检查不可及内存是十分生出必不可少的,你比如说如下代码一样显示触发一糟垃圾回收:

1     static void Main(string[] args){
2     //强制一次垃圾回收并等待每个对象被终结。
3     GC.Collect();
4     GC.WaitForPendingFinalizers();    
5    }

  当你手动强制执行一不行垃圾回收,你应有调用GC.WaitForPendingFinalizers()。利用这个函数,你得保证有的等待给收的靶子在你的主次继续朝生执行前所有时执行有所欲的清理工作。GC.WaitForPendingFinalizers()会以清理中挂于调整用它的线程。这是一个善事,它确保您的代码不见面当手上正使受销毁之目标上调用函数。

  GC.Collect函数接收一个数字参数来标识在哪个generation上实施垃圾回收。例如,如果你想被CLR只检查generation
0上之目标,你要如此描绘:

1         static void Main(string[] args){
2             //只检查generation 0上的对象
3             GC.Collect(0);
4             GC.WaitForPendingFinializers();
5         }

  .Net
3.5挨,Collect函数可以流传一个值也GCCollectionMode的枚举类型作为第二独参数,来规范定义执行环境如何履行垃圾回收。这个枚举定义了如下的价值:

1         public enum GCCollectionMode{
2             Default,//Fored是当前的默认值
3             Forced,//告诉执行环境立即执行回收
4             Optimized//让运行环境来决定当前时间是否是清理对象的最佳时间
5         }

  像另的垃圾回收一样,调用GC.Collect()会升级现有下来的对象。假设Main函数代码更新如下:

 1         static void Main(string[] args)
 2         {
 3             Console.WriteLine("***** Fun with System.GC *****");
 4             //打印出堆上的大致字节数
 5             Console.WriteLine("Estimated bytes on heap:{0}", GC.GetTotalMemory(false));
 6             //MaxGeneration基数为0.
 7             Console.WriteLine("This OS has {0} object generations.\n", (GC.MaxGeneration+1));
 8             Car refToMyCar = new Car("Zippy", 100);
 9             Console.WriteLine(refToMyCar.ToString());
10             //Print out generation of refToMyCar.
11             Console.WriteLine("\nGeneration of refToMyCar is:{0}", GC.GetGeneration(refOfMyCr));
12             //为了测试创建大量对象
13             object[] tonsOfObjects = new object[50000];
14             for(int i=0;i<50000;i++)
15                 tonsOfObjects[i] = new object();
16             //只回收gen0的对象
17             GC.Collect(0, GCCollectionMode.Forced);
18             GC.WaitForPendingFinalizers();
19             //打印出refToMyCar的generation
20             Console.WriteLine("Generation of refToMyCar is:{0}", GC.GetGeneration(refToMyCar));
21             //查看tonsOfObjects[9000] 是否还存活着
22             if(tonsOfObjects[9000]!=null)
23             {
24                 Console.WriteLine("Generation of tonsOfObjects[9000] is :{0}", GC.GetGeneration(tonsOfObjects[9000]));                
25             }
26             else 
27                 Console.WriteLine("tonsOfObjects[9000] is no longer alive.");
28             //打印出每个Generation经历了多少次回收
29             Console.WriteLine("\nGen 0 has been swept {0} times", GC.CollectionCount(0));
30             Console.WriteLine("Gen 1 has been swept {0} times", GC.CollectionCount(1));
31             Console.WriteLine("Gen 2 has been swept {0} times", GC.CollectionCount(2));
32             Console.ReadLine();
33         }
34     

  这里,我们为测试目的有意的开创了一个特别充分的对象数组(50,000独)。你得自生图中来看输出,尽管这个Main()函数只展示调用了一如既往不良垃圾回收(通过GC.Collect()函数),
但CLR 在暗中执行了往往杂质回收。  

图片 8

  —- 全文完

 


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