.NET中的記憶體管理和垃圾回收，優秀碼農必備

記憶體管理和垃圾回收是 .NET 開發的基本方面，對於構建高效且可伸縮的軟體應用程式非常重要。在這篇文章中，我們將討論堆疊和堆記憶體，探索記憶體分配機制，並了解 .NET 中的垃圾回收。

了解堆疊和堆記憶體

堆疊記憶體

堆疊是用於執行程式程式碼和儲存方法呼叫幀、局部變量和函式參數的記憶體區域。堆疊上的記憶體以後進先出 （LIFO） 方式進行管理。

voidExampleMethod()
{
int localVar = 10; // Local variable stored on the stack
}


在這裏，變量儲存在堆疊上，當方法結束時，其記憶體會自動釋放。localVarExampleMethod

堆記憶體

堆是用於動態分配記憶體（如物件和陣列）的記憶體區域。堆上的記憶體由垃圾回收器手動或自動管理。

classMy class
{
publicint MyProperty { get; set; }
}
voidExampleMethod()
{
My class obj = newMy class(); // Object allocated on the heap
obj.MyProperty = 20;
}

在這裏，物件儲存在堆上，其記憶體由垃圾回收器管理。obj

.NET 中的記憶體分配

值型別與參照型別

在 .NET 中，型別被分類為值型別或參照型別。值型別儲存在堆疊中，而參照型別儲存在堆中，對它們的參照儲存在堆疊中。

voidExampleMethod()
{
intvalue = 10; // Value type stored on the stack
My class reference = newMy class(); // Reference type stored on the heap
}


.NET 中的垃圾回收

垃圾回收基礎知識

垃圾回收是自動回收不再使用的物件占用的記憶體的過程。.NET 采用分代垃圾回收方法，其中物件根據其年齡劃分為幾代。

classProgram
{
staticvoidMain()
{
My class obj = newMy class();
// Code using 'obj'
// When 'obj' is no longer referenced, it becomes eligible for garbage collection
}
}


垃圾回收會定期發生，或者當系統確定堆記憶體不足時發生。在垃圾回收期間，垃圾回收器遍歷所有活動參照，標記可存取物件，並為無法存取的物件解除記憶體分配。

垃圾回收中的幾代人

.NET 利用三代進行垃圾回收：第 0 代、第 1 代和第 2 代。物件從第 0 代開始，並根據其生存情況晉升到更高世代。

Generational Collection 的工作原理

讓我們考慮一個例子，看看物件是如何在幾代人之間移動的。

usingSystem;
classProgram
{
staticvoidMain()
{
// Create object in Generation 0
My class obj1 = newMy class();
// Perform some operations
DoWork();
// Force a Gen 0 garbage collection
GC.Collect(0); // Collects Generation 0
Console.WriteLine("Gen 0 collection completed.");
// Create more objects
My class obj2 = newMy class();
// Perform some more operations
DoMoreWork();
// Force a Gen 1 garbage collection
GC.Collect(1); // Collects Generation 1 and Generation 0
Console.WriteLine("Gen 1 collection completed.");
// Create long-lived object
My class obj3 = newMy class();
// Simulate application running
RunApplication();
// Force a Gen 2 garbage collection
GC.Collect(2); // Collects Generation 2, Generation 1, and Generation 0
Console.WriteLine("Gen 2 collection completed.");
}
staticvoidDoWork()
{
// Allocate some temporary objects
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
My class tempObj = newMy class();
}
}
staticvoidDoMoreWork()
{
// Allocate more temporary objects
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
My class tempObj = newMy class();
}
}
staticvoidRunApplication()
{
// Simulate long-running operations
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
My class tempObj = newMy class();
}
}
}
classMy class
{
publicint MyProperty { get; set; }
}













使用分代垃圾回收的最佳實踐

1. **最小化長期物件：**設計應用程式以最大程度地減少長期物件的數量。這降低了第 2 代收集的頻率和成本。

2. **正確處理物件：**實作介面和use語句，確保及時釋放非托管資源。IDisposableusing

3. **避免大型物件分配：**大型物件直接分配在大型物件堆 （LOH） 中，並在第 2 代收集期間收集。最大程度地減少大型物件分配，以減少對第 2 代集合的影響。

classResourceHolder : IDisposable
{
privatebool disposed = false;
publicvoidUseResource()
{
if (disposed)
{
thrownewObjectDisposedException("ResourceHolder");
}
// Use the resource
}
publicvoidDispose()
{
Dispose(true);
GC.SuppressFinalize(this);
}
protectedvirtualvoidDispose(bool disposing)
{
if (!disposed)
{
if (disposing)
{
// Release managed resources
}
// Release unmanaged resources
disposed = true;
}
}
~ResourceHolder()
{
Dispose(false);
}
}





記憶體管理和垃圾回收是 .NET 開發的重要組成部份，會影響應用程式效能和可伸縮性。透過套用最佳實踐，我們可以最佳化記憶體使用、提高應用程式效能並構建高效的 .NET 應用程式。透過這篇文章，我們探討了 .NET 中的記憶體管理和垃圾回收。

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