C#運行時的相互關係

C#運行時的相互關係

本部落客要講述運行時類型、對象、線程棧和託管堆之間的相互關係，靜態方法、執行個體方法和虛方法的區別，以及記憶體的分配和回收。

線程棧：在一個進程中可能包含多個線程，一個線程在建立的時候，會分配到一個大小1MB大小的棧，棧用於儲存方法的實參、形參以及方法內部的局部變數，棧是從高位記憶體位址向地位地址構建的，由於棧有先進後出的特點，所以先定義的變數後被回收。

下面來看一個簡單的例子，讓你更瞭解線程棧

由於線程棧是從高位開始分配記憶體，先分配的我就畫在上面了，在調用F1();方法時，分配記憶體的順序是：name->n->F2的返回地址->Age->name；回收記憶體的順序當然是反過來的。在一個方法中，應該包含一些序幕代碼，進行一些初始化工作，還有一些尾聲代碼，等方法執行完成之後做一些回收工作。由於方法的返回地址先分配，在方法執行完成的時候回到返回地址，遞迴太深就容易出現棧溢出，請看我的《遞迴再一次讓哥震驚了》，因為參數、局部變數都必須等到方法返回的時候才能回收。

在介紹託管堆之前先看看兩個簡單的類：

    public class Person
    {
private int height;
public void SetHeight(int height)
        {
this.height = height;
        }
public virtual void Say(string word) { }
public static string Head()
        {
return "my head";
        }
public static int Age = 100;
    }
public class Student : Person
    {
public override void Say(string word)
        {
            Console.WriteLine(word);
        }
    }

static void Main(string[] args)
        {
            Person student = new Student();
            student.Say("Hello cth");
            student.SetHeight(172);
            Person.Head();
            Console.ReadLine();
        }

 

CLR會在第一次訪問一個對象時載入該對象，在這裡，定義變數student時會為Person對象線上程棧中分配記憶體，第一次載入嗎，在構造一個Student對象之前先要載入Student對象，並為Student類型對象分配記憶體，並構建一個Student對象。對象的地址存入線程棧中的局部變數student 中，我們知道類型對象的內容包含：類型對象指標、同步索引塊、靜態欄位和方法（靜態和非靜態），不管是類型對象、還是執行個體類型都必須有類型對象指標、同步索引塊；我們知道靜態欄位屬於類，被這個類的所有執行個體共用，當然靜態欄位的記憶體是在類型本身中分配的，方法也是類的所有執行個體共用的，他的記憶體也是在類型本身中分配的，在每一個類型對象中都有一個方法表，類中定義的方法都有一個對應的項。

在構造一個對象的執行個體時，只需要為類型對象指標、同步索引塊、該對象的執行個體欄位分配記憶體，對於對象執行個體來說，類型對象指標可以讓執行個體訪問類型對象中德靜態欄位、方法等。

Student是線程棧中的定義的一個局部變數，儲存Student的一個執行個體的在託管堆中的地址，所以他可以訪問Student對象中的欄位，方法，其實存取方法是通過類型對象指標訪問類型對象Student中的方法表中對象的項。

Say方法的執行過程：變數student指向的是一個Student對象，調用的當然是Student類型對象中的Say方法，儘管在定義student的時候是Person類型，因為他是參考型別，他指向的是託管堆中Student對象的記憶體，然後遍曆該對象的方法表，找到該方法調用。

特別說明虛方法，JIT在虛方法中加了一些額外的代碼，方法每次調用的時候都會執行這些代碼，這些代碼會檢查發出調用的變數，然後根據這個變數找到其應用的對象，然後調用這個對象的方法，若沒有這些代碼，你覺得CLR是調用父類的方法還是調用之類的方法呢，虛方法帶來方便的同時，也多了這些必須的檢查的代碼。

SetHeight方法的執行過程：和Say方法前面是一樣，只是在遍曆Student對象的方法表時沒有找到該方法，我們知道父類中定義的非private方法都可以被子類繼承，是因為每個類型都定義了一個欄位引用了他的基類，如果一個類調用的方法那個方法不是自己定義的，那麼編譯器會回溯類階層，一直到基類Object，找到相關的方法並調用，如果沒有找到相關的方法就報了異常唄。所以SetHeight方法其實調用的是Person中的SetHeight方法。

Head方法的執行：由於Head方法是靜態方法和上面兩個方法有所不同，調用靜態方法的時候，CLR會定位與靜態方法對象的類型對象，然後在對應執行個體對象對象的方法表中尋找相關的記錄項，如果沒有找到，同樣會回溯。

當執行完student.SetHeight(172);時，student在也沒有被引用，成為垃圾，在其所在的方法返回之前將會被回收，也就是說student執行個體對象被回收，釋放其所在的記憶體，而類型對象不會被回收，類型對象的組建循環是：對象被載入到CLR中，直到其所在的AppDomain卸載。靜態欄位是他所參考型別的跟，所以被靜態類型引用的對象永遠不會被回收，如果其引用的是一個集合對象，並向其中不斷的加入元素的話，就會造成記憶體泄露，更多關於記憶體管理記憶體回收，請看我的另一篇部落格《記憶體回收--代》

 

作者：陳太漢

部落格：http://www.cnblogs.com/hlxs/