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C# 托管资源与非托管资源

 ontheroad96j47 2021-11-08

托管资源:

Net平台中,CLR为程序员提供了一种很好的内存管理机制,使得程序员在编写代码时不要显式的去释放自己使用的内存资源(这些在先前C和C++中是需要程序员自己去显式的释放的)。这种管理机制称为GC(garbage collection)。GC的作用是很明显的,当系统内存资源匮乏时,它就会被激发,然后自动的去释放那些没有被使用的托管资源(也就是程序员没有显式释放的对象)。

所以托管就是.net framework 负责帮你管理内存及资源释放,不需要自己控制,当然对象只针对托管资源(部分引用类型), 不回收非托管资源。 像数组,用户定义的类、接口、委托,object,字符串等引用类型,栈上保存着一个地址而已,当栈释放后, 即使对象已经没有用了,但堆上分配的内存还在,只能等GC收集时才能真正释放 ;但注意int,float,DateTime之类的值类型,GC会自动释放他们占用的内存不需要GC来回收释放

那么非托管的资源怎么释放回收呢?


非托管资源: 

对于非托管资源,GC只能跟踪非托管资源的生存期,而不知道如何去释放它。这样就会出现当资源用尽时就不能提供资源能够提供的服务,windows的运行速度就会变慢。比如当你链接了数据库,用完后你没有显式的释放数据库资源,如果还是不断的申请数据库资源,那么到一定时候程序就会抛出一个异常。


所以,当我们在类中封装了对非托管资源的操作时,我们就需要显式,或者是隐式的释放这些资源在.Net中释放非托管资源主要有2种方式,Dispose,Finalize,而Finalize和Dispose方法分别就是隐式和显式操作中分别使用到的方法。

例如文件流,数据库的连接,系统的窗口句柄,打印机资源等等,当你读取文件之后,就需要对各种Stream进行Dispose等操作。比如 SqlDataReader 读取数据完毕之后,需要 reader.Dispose();等

Finalize一般情况下用于基类不带close方法或者不带Dispose显式方法的类,也就是说,在Finalize过程中我们需要隐式的去实现非托管资源的释放,然后系统会在Finalize过程完成后,自己的去释放托管资源。在.NET中应该尽可能的少用析构函数释放资源,MSDN2上有这样一段话:实现 Finalize 方法或析构函数对性能可能会有负面影响,因此应避免不必要地使用它们。用 Finalize 方法回收对象使用的内存需要至少两次垃圾回收。所以有析构函数的对象,需要两次,第一次调用析构函数,第二次删除对象。而且在析构函数中包含大量的释放资源代码,会降低垃圾回收器的工作效率,影响性能。所以对于包含非托管资源的对象,最好及时的调用Dispose()方法来回收资源,而不是依赖垃圾回收器。

  托管资源指的是.NET可以自动进行回收的资源主要是指托管堆上分配的内存资源。托管资源的回收工作是不需要人工干预的,有.NET运行库在合适调用垃圾回收器进行回收。

         非托管资源指的是.NET不知道如何回收的资源,最常见的一类非托管资源是包装操作系统资源的对象,例如文件,窗口,网络连接,数据库连接,画刷,图标等。这类资源,垃圾回收器在清理的时候会调用Object.Finalize()方法。默认情况下,方法是空的,对于非托管对象,需要在此方法中编写回收非托管资源的代码,以便垃圾回收器正确回收资源。

         在.NET中,Object.Finalize()方法是无法重载的,编译器是根据类的析构函数来自动生成Object.Finalize()方法的,所以对于包含非托管资源的类,可以将释放非托管资源的代码放在析构函数。

         注意,不能在析构函数中释放托管资源,因为析构函数是有垃圾回收器调用的,可能在析构函数调用之前,类包含的托管资源已经被回收了,从而导致无法预知的结果。

         本来如果按照上面做法,非托管资源也能够由垃圾回收器进行回收,但是非托管资源一般是有限的,比较宝贵的,而垃圾回收器是由CRL自动调用的,这样就无法保证及时的释放掉非托管资源,因此定义了一个Dispose()方法,让使用者能够手动的释放非托管资源。Dispose()方法释放类的托管资源和非托管资源,使用者手动调用此方法后,垃圾回收器不会对此类实例再次进行回收。Dispose()方法是由使用者调用的,在调用时,类的托管资源和非托管资源肯定都未被回收,所以可以同时回收两种资源。

         Microsoft为非托管资源的回收专门定义了一个接口:IDisposable,接口中只包含一个Dispose()方法。任何包含非托管资源的类,都应该继承此接口。

         在一个包含非托管资源的类中,关于资源释放的标准做法是:

         (1)     继承IDisposable接口;

         (2)     实现Dispose()方法,在其中释放托管资源和非托管资源,并将对象本身从垃圾回收器中移除(垃圾回收器不在回收此资源);

         (3)     实现类析构函数,在其中释放非托管资源。

         在使用时,显示调用Dispose()方法,可以及时的释放资源,同时通过移除Finalize()方法的执行,提高了性能;如果没有显示调用Dispose()方法,垃圾回收器也可以通过析构函数来释放非托管资源,垃圾回收器本身就具有回收托管资源的功能,从而保证资源的正常释放,只不过由垃圾回收器回收会导致非托管资源的未及时释放的浪费。

         在.NET中应该尽可能的少用析构函数释放资源。在没有析构函数的对象在垃圾处理器一次处理中从内存删除,但有析构函数的对象,需要两次,第一次调用析构函数,第二次删除对象。而且在析构函数中包含大量的释放资源代码,会降低垃圾回收器的工作效率,影响性能。所以对于包含非托管资源的对象,最好及时的调用Dispose()方法来回收资源,而不是依赖垃圾回收器。

         上面就是.NET中对包含非托管资源的类的资源释放机制,只要按照上面要求的步骤编写代码,类就属于资源安全的类。

         下面用一个例子来总结一下.NET非托管资源回收机制:

Public class BaseResource:IDisposable { PrivateIntPtr handle; // 句柄,属于非托管资源 PrivateComponet comp; // 组件,托管资源 Privateboo isDisposed = false; // 是否已释放资源的标志 PublicBaseResource { } //实现接口方法 //由类的使用者,在外部显示调用,释放类资源 Publicvoid Dispose() { Dispose(true);// 释放托管和非托管资源 //将对象从垃圾回收器链表中移除, // 从而在垃圾回收器工作时,只释放托管资源,而不执行此对象的析构函数 GC.SuppressFinalize(this); } //由垃圾回收器调用,释放非托管资源 ~BaseResource() { Dispose(false);// 释放非托管资源 } //参数为true表示释放所有资源,只能由使用者调用 //参数为false表示释放非托管资源,只能由垃圾回收器自动调用 //如果子类有自己的非托管资源,可以重载这个函数,添加自己的非托管资源的释放 //但是要记住,重载此函数必须保证调用基类的版本,以保证基类的资源正常释放 Protectedvirtual void Dispose(bool disposing) { If(!this.disposed)// 如果资源未释放 这个判断主要用了防止对象被多次释放 { If(disposing) { Comp.Dispose();// 释放托管资源 } closeHandle(handle);// 释放非托管资源 handle= IntPtr.Zero; } this.disposed= true; // 标识此对象已释放 } }

         

         析构函数只能由垃圾回收器调用。

         Despose()方法只能由类的使用者调用。

         在C#中,凡是继承了IDisposable接口的类,都可以使用using语句,从而在超出作用域后,让系统自动调用Dispose()方法。
         一个资源安全的类,都实现了IDisposable接口和析构函数。提供手动释放资源和系统自动释放资源的双保险。

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