ASP.NET堆和棧一之基本概念和值型別記憶體分配

2022-08-13 14:00:54

".NET的堆和棧"系列：

當我們對.NET Framework的一些基本面瞭解之後，實際上，還是很有必要了解一些更底層的知識。比如.NET Framework是如何進行記憶體管理的，是如何垃圾回收的......這樣，我們才能寫出更高效能的程式。

在.NET Framework中，有2個地方幫我們儲存管理資料：一個是"堆"，也叫"託管堆"，由.NET Framework的垃圾收集器(Garbage Collection, GC)管理；另一個是"棧"，也叫"執行緒堆疊"，由作業系統直接管理。它們都寄宿在作業系統記憶體。

什麼是"棧"

可以把"棧"想像成由下而上堆疊起來的盒子，值型別範例儲存於此。

在應用程式中，每當呼叫一個方法，就相當於在"堆"上放上了一個盒子A，這時，應用程式只能使用處在"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"的最上方了，於是應用程式又開始使用盒子B，以此類推。而且，每當把最上面的盒子扔掉，其對應的記憶體也被自動釋放。

棧的優點是執行效率高，缺點是儲存容量有限。

在.NET Framework中，所有派生於System.ValueType的就是值型別，值型別範例位於"棧"。值型別包括：

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，參照型別範例儲存於此。

我們可以在任何時候，使用任何盒子。我們需要藉助垃圾收集器(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，根據參照型別範例的大小，"堆"分為"GC堆"和"LOH(Large Object Heap)堆"，當參照型別範例大小小於85000個位元組的時候，範例被分配在"GC堆"上；當範例大小大於或等於於85000個位元組的時候，範例被分配在"LOH(Large Object Heap)堆"。

在.NET Framework中，所有派生於System.Object的就是參照型別，參照型別範例位於"堆"。參照型別包括：

類 class
介面 interface
委託 delegate
object
string

值型別記憶體分配

在方法內的值型別記憶體分配

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

1、在執行Add(int x)方法之前，方法引數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，區域性變數result也需要"棧"中的一些記憶體。

4、當方法執行完畢，先釋放result,再釋放x，執行緒堆疊指標重新指向。

在參照型別內部的值型別記憶體分配

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，方法引數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()
先在託管堆上建立一個MyClass的範例，然後在棧上開闢一塊空間並指向範例地址。

4、當方法執行完畢，在棧中由上到下依次釋放記憶體。

此時，在託管堆上的MyClass範例如何處理呢？

5、此時，垃圾回收器登場了，他在託管堆中搜尋那些不再被參照的物件範例，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，因為值型別x變數，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在託管堆上的地址賦值y，也就是，棧上的x和y都指向託管堆上的同一個物件範例，改變y的欄位值，相當於改變x的欄位值。

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