应该了解的垃圾收集机制

对于大多数应用而言，了解垃圾收集机制的主要动机并不是为了对内存“省吃俭用”，而是为了处理非托管资源的控制问题，这些问题往往跟内存的大小没有什么关系。例如对一个文件进行操作，该何时关闭文件，关闭文件时要注意什么问题，如果忘了关闭会带来什么后果？这些都是我们需要认真考虑的，无论你的内存有多大：）

对于这一类的操作，我们不能依赖GC帮我们做，因为它并不知道我们在释放时想干什么，它甚至不知道自己该干什么！我们不得不自己动手来编写处理代码。当然，微软已经为我们搭好了框架，就是这两个函数：Finalize和Dispose。它们也代表了非托管清理的两种方式：自动和手动。

一. Finalize

Finalize很像C++的析构函数，我们在代码中的实现形式为这与C++的析构函数在形式上完全一样，但它的调用过程却大不相同。




~ClassName() {//释放你的非托管资源}
 

比如类A中实现了Finalize函数，在A的一个对象a被创建时（准确的说应该是构造函数被调用之前），它的指针被插入到一个finalization链表中；在GC运行时，它将查找finalization链表中的对象指针，如果此时a已经是垃圾对象的话，它会被移入一个freachable队列中，最后GC会调用一个高优先级线程，这个线程专门负责遍历freachable队列并调用队列中所有对象的Finalize方法，至此，对象a中的非托管资源才得到了释放（当然前提是你正确实现了它的Finalize方法），而a所占用的内存资源则必需等到下一次GC才能得到释放，所以一个实现了Finalize方法的对象必需等两次GC才能被完全释放。

由于Finalize是由GC负责调用，所以可以说是一种自动的释放方式。但是这里面要注意两个问题：第一，由于无法确定GC何时会运作，因此可能很长的一段时间里对象的资源都没有得到释放，这对于一些关键资源而言是非常要命的。第二，由于负责调用Finalize的线程并不保证各个对象的Finalize的调用顺序，这可能会带来微妙的依赖性问题。如果你在对象a的Finalize中引用了对象b，而a和b两者都实现了Finalize，那么如果b的Finalize先被调用的话，随后在调用a的Finalize时就会出现问题，因为它引用了一个已经被释放的资源。因此，在Finalize方法中应该尽量避免引用其他实现了Finalize方法的对象。

可见，这种“自动”释放资源的方法并不能满足我们的需要，因为我们不能显示的调用它（只能由GC调用），而且会产生依赖型问题。我们需要更准确的控制资源的释放。

二. Dispose

Dispose是提供给我们显示调用的方法。由于对Dispose的实现很容易出现问题，所以在一些书籍上（如《Effective C#》和《Applied Microsoft.Net Framework Programming》）给出了一个特定的实现模式：

 


class DisposePattern :IDisposable




    

{


        private System.IO.FileStream fs = new System.IO.FileStream("test.txt", System.IO.FileMode.Create); 




        ~DisposePattern()




        

{


            Dispose(false);


        }        






        IDisposable Members#region IDisposable Members




        public void Dispose()




        

{


            //告诉GC不需要再调用Finalize方法，


            //因为资源已经被显示清理


            GC.SuppressFinalize(this);




            Dispose(true);


        }




        #endregion


                


        protected virtual void Dispose(bool disposing)




        

{


            //由于Dispose方法可能被多线程调用，


            //所以加锁以确保线程安全


            lock (this)




            

{


                if (disposing)




                

{


                    //说明对象的Finalize方法并没有被执行，


                    //在这里可以安全的引用其他实现了Finalize方法的对象


                }




                if (fs != null)




                

{


                    fs.Dispose();


                    fs = null; //标识资源已经清理，避免多次释放


                }


            }


        }


    }
在注释中已经有了比较清楚的描述，另外还有一点需要说明：如果DisposePattern类是派生自基类B，而B是一个实现了Dispose的类，那么DisposePattern中只需要override基类B的带参的Dispose方法即可，而不需要重写无参的Dispose和Finalize方法，此时Dispose的实现为：


class DerivedClass : DisposePattern




    

{


        protected override void Dispose(bool disposing)




        

{


            lock (this)




            

{


                try




                

{


                    //清理自己的非托管资源，


                    //实现模式与DisposePattern相同


                }


                finally




                

{


                    base.Dispose(disposing);


                }


            }


        }


    }
当然，如果DerivedClass本身没有什么资源需要清理，那么就不需要重写Dispose方法了，正如我们平时做的一些对话框，虽然都是继承于System.Windows.Forms.Form，但我们常常不需要去重写基类Form的Dispose方法，因为本身没有什么非托管的咚咚需要释放。

了解GC的脾性在很多时候是非常必要的，起码在出现资源泄漏问题的时候你不至于手足无措。我写过一个生成excel报表的控件，其中对excel对象的释放就让我忙活了一阵。如果你做过excel开发的话，可能也遇到过结束excel进程之类的问题，特别是包装成一个供别人调用的库时，何时释放excel对象以确保进程结束是一个关键问题。当然，GC的内部机制非常复杂，还有许多内容可挖，但了解所有细节的成本太高，只需了解基础，够用就好。