ASP.NET堆和棧一之基本概念和值類型內存分配

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".NET的堆和棧"系列：

ASP.NET堆和棧一之基本概念和值類型內存分配

ASP.NET堆和棧二之值類型和引用類型參數傳遞和內存分配

ASP.NET堆和棧三之引用類型對象拷貝和內存分配

ASP.NET堆和棧四之對托管和非托管資源垃圾的回收和內存分配

當我們對.NET Framework的一些基本面瞭解之後，實際上，還是很有必要瞭解一些更底層的知識。比如.NET Framework是如何進行內存管理的，是如何垃圾回收的……這樣，我們才能寫出更高性能的程序。

在.NET Framework中，有2個地方幫我們保存管理數據：一個是"堆"，也叫"托管堆"，由.NET Framework的垃圾收集器(Garbage Collection, GC)管理；另一個是"棧"，也叫"線程堆棧"，由操作系統直接管理。它們都寄宿在操作系統內存。

 什麼是"棧"

可以把"棧"想像成由下而上堆疊起來的盒子，值類型實例存儲於此。

在應用程序中，每當調用一個方法，就相當於在"堆"上放上瞭一個盒子A，這時，應用程序隻能使用處在"棧"最上方、剛被放上的這個盒子A，當方法執行結束，相當於把最上方的盒子A扔掉。接下來，剛才還在A下面的盒子B就處在"棧"的最上方瞭，於是應用程序又開始使用盒子B，以此類推。而且，每當把最上面的盒子扔掉，其對應的內存也被自動釋放。

棧的優點是執行效率高，缺點是存儲容量有限。

在.NET Framework中，所有派生於System.ValueType的就是值類型，值類型實例位於"棧"。值類型包括：

  • bool
  • byte
  • char
  • decimal
  • double
  • enum
  • float
  • int
  • long
  • sbyte
  • short
  • stuct
  • uint
  • ulong
  • short

什麼是"堆"

可以把"堆"想像成一些擺放無序的盒子，引用類型實例存儲於此。

我們可以在任何時候，使用任何盒子。我們需要借助垃圾收集器(Garbage Collection, GC)的自動回收機制或手動處理，以保證"堆"的盒子被及時回收。

另外，根據引用類型實例的大小，"堆"分為"GC堆"和"LOH(Large Object Heap)堆"，當引用類型實例大小小於85000個字節的時候，實例被分配在"GC堆"上；當實例大小大於或等於於85000個字節的時候，實例被分配在"LOH(Large Object Heap)堆"。

在.NET Framework中，所有派生於System.Object的就是引用類型，引用類型實例位於"堆"。引用類型包括：

  • 類 class
  • 接口 interface
  • 委托 delegate
  • object
  • string

值類型內存分配

在方法內的值類型內存分配

public int Add(int x)
{
    int result;
    result = x + 2;
    return result;
}

1、在執行Add(int x)方法之前，方法參數x被存放到"棧"的頂部。

2、在"method table"中搜尋Add()方法，如果找不到，就讓JIT及時編譯再存放到"method table"中去。

3、開始執行Add(int x)方法，局部變量result也需要"棧"中的一些內存。

4、當方法執行完畢，先釋放result,再釋放x，線程堆棧指針重新指向。

在引用類型內部的值類型內存分配

public class MyClass
{
    public int MyValue;
}

public MyClass Add(int x)
{
    MyClass result = new MyClass();
    result.MyValue = x + 2;
    return result;
}

1、在執行Add(int x)方法之前，方法參數x被存放到"棧"的頂部。

2、在"method table"中搜尋Add()方法，如果找不到，就讓JIT及時編譯再存放到"method table"中去。

3、開始執行Add(int x)方法，執行MyClass result = new MyClass()
先在托管堆上創建一個MyClass的實例，然後在棧上開辟一塊空間並指向實例地址。

4、當方法執行完畢，在棧中由上到下依次釋放內存。

此時，在托管堆上的MyClass實例如何處理呢？

5、此時，垃圾回收器登場瞭，他在托管堆中搜尋那些不再被引用的對象實例，然後實施回收。

練習題

public int ReturnValue()
{
    int x = new int();
    x = 3;
    int y = new int();
    y = x;      
    y = 4;          
    return x;
}

結果是：3， 因為值類型x變量，在方法執行結束之前，一直存在於棧上。

public int ReturnValue2()
{
    MyInt x = new MyInt();
    x.MyValue = 3;
    MyInt y = new MyInt();
    y = x;                 
    y.MyValue = 4;              
    return x.MyValue;
}

結果是：4，因為，當通過y=x把x賦值給y時，實際上是把x在托管堆上的地址賦值y，也就是，棧上的x和y都指向托管堆上的同一個對象實例，改變y的字段值，相當於改變x的字段值。

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