GC，Garbage Collect，中文意思就是垃圾回收，指的是系統(tǒng)中的內(nèi)存的分配和回收管理。其對(duì)系統(tǒng)性能的影響是不可小覷的。今天就來(lái)說(shuō)一下關(guān)于GC優(yōu)化的東西，這里并不著重說(shuō)概念和理論，主要說(shuō)一些實(shí)用的東西。關(guān)于概念和理論這里只做簡(jiǎn)單說(shuō)明，具體的大家可以看微軟官方文檔。

一、什么是GC                                                                                             

　　GC如其名，就是垃圾收集，當(dāng)然這里僅就內(nèi)存而言。Garbage Collector（垃圾收集器，在不至于混淆的情況下也成為GC）以應(yīng)用程序的root為基礎(chǔ)，遍歷應(yīng)用程序在Heap上動(dòng)態(tài)分配的所有對(duì)象[2]，通過(guò)識(shí)別它們是否被引用來(lái)確定哪些對(duì)象是已經(jīng)死亡的、哪些仍需要被使用。已經(jīng)不再被應(yīng)用程序的root或者別的對(duì)象所引用的對(duì)象就是已經(jīng)死亡的對(duì)象，即所謂的垃圾，需要被回收。這就是GC工作的原理。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)原理，GC有多種算法。比較常見(jiàn)的算法有Reference Counting，Mark Sweep，Copy Collection等等。目前主流的虛擬系統(tǒng).NET CLR，Java VM和Rotor都是采用的Mark Sweep算法。(此段內(nèi)容來(lái)自網(wǎng)絡(luò))

.NET的GC機(jī)制有這樣兩個(gè)問(wèn)題：

　　首先，GC并不是能釋放所有的資源。它不能自動(dòng)釋放非托管資源。

　　第二，GC并不是實(shí)時(shí)性的，這將會(huì)造成系統(tǒng)性能上的瓶頸和不確定性。

　　GC并不是實(shí)時(shí)性的，這會(huì)造成系統(tǒng)性能上的瓶頸和不確定性。所以有了IDisposable接口，IDisposable接口定義了Dispose方法，這個(gè)方法用來(lái)供程序員顯式調(diào)用以釋放非托管資源。使用using語(yǔ)句可以簡(jiǎn)化資源管理。

二、托管資源和非托管資源                                                                           

　　托管資源指的是.NET可以自動(dòng)進(jìn)行回收的資源，主要是指托管堆上分配的內(nèi)存資源。托管資源的回收工作是不需要人工干預(yù)的，有.NET運(yùn)行庫(kù)在合適調(diào)用垃圾回收器進(jìn)行回收。

      非托管資源指的是.NET不知道如何回收的資源，最常見(jiàn)的一類非托管資源是包裝操作系統(tǒng)資源的對(duì)象，例如文件，窗口，網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)庫(kù)連接，畫(huà)刷，圖標(biāo)等。這類資源，垃圾回收器在清理的時(shí)候會(huì)調(diào)用Object.Finalize()方法。默認(rèn)情況下，方法是空的，對(duì)于非托管對(duì)象，需要在此方法中編寫(xiě)回收非托管資源的代碼，以便垃圾回收器正確回收資源。

         在.NET中，Object.Finalize()方法是無(wú)法重載的，編譯器是根據(jù)類的析構(gòu)函數(shù)來(lái)自動(dòng)生成Object.Finalize()方法的，所以對(duì)于包含非托管資源的類，可以將釋放非托管資源的代碼放在析構(gòu)函數(shù)。

三、關(guān)于GC優(yōu)化的一個(gè)例子                                                                          

　　正常情況下，我們是不需要去管GC這些東西的，然而GC并不是實(shí)時(shí)性的，所以我們的資源使用完后，GC什么時(shí)候回收也是不確定的，所以會(huì)帶來(lái)一些諸如內(nèi)存泄漏、內(nèi)存不足的情況，比如我們處理一個(gè)約500M的大文件，用完后GC不會(huì)立刻執(zhí)行清理來(lái)釋放內(nèi)存，因?yàn)镚C不知道我們是否還會(huì)使用，所以它就等待，先去處理其他的東西，過(guò)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)這些東西不再用了，才執(zhí)行清理，釋放內(nèi)存。

　　下面，來(lái)介紹一下GC中用到的幾個(gè)函數(shù)：

　　GC.SuppressFinalize(this); //請(qǐng)求公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)不要調(diào)用指定對(duì)象的終結(jié)器。

　　GC.GetTotalMemory(false); //檢索當(dāng)前認(rèn)為要分配的字節(jié)數(shù)。 一個(gè)參數(shù)，指示此方法是否可以等待較短間隔再返回，以便系統(tǒng)回收垃圾和終結(jié)對(duì)象。

　　GC.Collect();  //強(qiáng)制對(duì)所有代進(jìn)行即時(shí)垃圾回收。

GC運(yùn)行機(jī)制

　　寫(xiě)代碼前，我們先來(lái)說(shuō)一下GC的運(yùn)行機(jī)制。大家都知道GC是一個(gè)后臺(tái)線程，他會(huì)周期性的查找對(duì)象，然后調(diào)用Finalize()方法去消耗他，我們繼承IDispose接口，調(diào)用Dispose方法，銷毀了對(duì)象，而GC并不知道。GC依然會(huì)調(diào)用Finalize()方法，而在.NET 中Object.Finalize()方法是無(wú)法重載的，所以我們可以使用析構(gòu)函數(shù)來(lái)阻止重復(fù)的釋放。我們調(diào)用完Dispose方法后，還有調(diào)用GC.SuppressFinalize(this) 方法來(lái)告訴GC，不需要在調(diào)用這些對(duì)象的Finalize()方法了。

　　下面，我們新建一個(gè)控制臺(tái)程序，加一個(gè)Factory類，讓他繼承自IDispose接口，代碼如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace GarbageCollect
{
 public class Factory : IDisposable
 {
  private StringBuilder sb = new StringBuilder();
  List<int> list = new List<int>();

  //拼接字符串，創(chuàng)造一些內(nèi)存垃圾
  public void MakeSomeGarbage()
  {
   for (int i = 0; i < 50000; i++)
   {
   sb.Append(i.ToString());
   }
  }

  //銷毀類時(shí)，會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)
  ~Factory()
  {
   Dispose(false);
  }

  public void Dispose()
  {
   Dispose(true);
  }

  protected virtual void Dispose(bool disposing)
  {
   if (!disposing)
   {
   return;
   }
   sb = null;
   GC.Collect();
   GC.SuppressFinalize(this);
  }
 }
}

只有繼承自IDispose接口，使用這個(gè)類時(shí)才能使用Using語(yǔ)句，在main方法中寫(xiě)如下代碼：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Diagnostics;

namespace GarbageCollect
{
 class Program
 {
  static void Main(string[] args)
  {
   using(Factory f = new Factory())
   {
   f.MakeSomeGarbage();
   Console.WriteLine("Total memory is {0} KBs.", GC.GetTotalMemory(false) / 1024);
   }

   Console.WriteLine("After GC total memory is {0} KBs.", GC.GetTotalMemory(false) / 1024);
   
   Console.Read();
  }
 }
}

運(yùn)行結(jié)果如下，可以看到資源運(yùn)行MakeSomeGarbage()函數(shù)后的內(nèi)存占用為1796KB，釋放后成了83Kb.

代碼運(yùn)行機(jī)制：

　　我們寫(xiě)了Dispose方法，還寫(xiě)了析構(gòu)函數(shù)，那么他們分別什么時(shí)候被調(diào)用呢？我們分別在兩個(gè)方法上面下斷點(diǎn)。調(diào)試運(yùn)行，你會(huì)發(fā)現(xiàn)先走到了Dispose方法上面，知道程序運(yùn)行完也沒(méi)走析構(gòu)函數(shù)，那是因?yàn)槲覀冋{(diào)用了GC.SuppressFinalize(this)方法，如果去掉這個(gè)方法后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)先走Dispose方法，后面又走析構(gòu)函數(shù)。所以，我們可以得知，如果我們調(diào)用Dispose方法，GC就會(huì)調(diào)用析構(gòu)函數(shù)去銷毀對(duì)象，從而釋放資源。

四、什么時(shí)候該調(diào)用GC.Collect                                                                      

　　這里為了讓大家看到效果，我顯示調(diào)用的GC.Collect()方法，讓GC立刻釋放內(nèi)存，但是頻繁的調(diào)用GC.Collect()方法會(huì)降低程序的性能，除非我們程序中某些操作占用了大量?jī)?nèi)存需要馬上釋放，才可以顯示調(diào)用。下面是官方文檔中的說(shuō)明：

　　垃圾回收 GC 類提供 GC.Collect 方法，您可以使用該方法讓?xiě)?yīng)用程序在一定程度上直接控制垃圾回收器。通常情況下，您應(yīng)該避免調(diào)用任何回收方法，讓垃圾回收器獨(dú)立運(yùn)行。在大多數(shù)情況下，垃圾回收器在確定執(zhí)行回收的最佳時(shí)機(jī)方面更有優(yōu)勢(shì)。但是，在某些不常發(fā)生的情況下，強(qiáng)制回收可以提高應(yīng)用程序的性能。當(dāng)應(yīng)用程序代碼中某個(gè)確定的點(diǎn)上使用的內(nèi)存量大量減少時(shí)，在這種情況下使用 GC.Collect 方法可能比較合適。例如，應(yīng)用程序可能使用引用大量非托管資源的文檔。當(dāng)您的應(yīng)用程序關(guān)閉該文檔時(shí)，您完全知道已經(jīng)不再需要文檔曾使用的資源了。出于性能的原因，一次全部釋放這些資源很有意義。有關(guān)更多信息，請(qǐng)參見(jiàn) GC.Collect 方法。
　　在垃圾回收器執(zhí)行回收之前，它會(huì)掛起當(dāng)前正在執(zhí)行的所有線程。如果不必要地多次調(diào)用 GC.Collect，這可能會(huì)造成性能問(wèn)題。您還應(yīng)該注意不要將調(diào)用GC.Collect 的代碼放置在程序中用戶可以經(jīng)常調(diào)用的點(diǎn)上。這可能會(huì)削弱垃圾回收器中優(yōu)化引擎的作用，而垃圾回收器可以確定運(yùn)行垃圾回收的最佳時(shí)間。

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