淺析C#運(yùn)行時(shí)相互關(guān)系
本博客主要講述運(yùn)行時(shí)類型、對(duì)象、線程棧和托管堆之間的相互關(guān)系，靜態(tài)方法、實(shí)例方法和虛方法的區(qū)別，以及內(nèi)存的分配和回收。
線程棧：在一個(gè)進(jìn)程中可能包含多個(gè)線程，一個(gè)線程在創(chuàng)建的時(shí)候，會(huì)分配到一個(gè)大小1MB大小的棧，棧用于存儲(chǔ)方法的實(shí)參、形參以及方法內(nèi)部的局部變量，棧是從高位內(nèi)存地址向地位地址構(gòu)建的，由于棧有先進(jìn)后出的特點(diǎn)，所以先定義的變量后被回收。
下面來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，讓你更了解線程棧
由于線程棧是從高位開(kāi)始分配內(nèi)存，先分配的我就畫(huà)在上面了，在調(diào)用F1();方法時(shí)，分配內(nèi)存的順序是：name->n->F2的返回地址->Age->name；回收內(nèi)存的順序當(dāng)然是反過(guò)來(lái)的。在一個(gè)方法中，應(yīng)該包含一些序幕代碼，進(jìn)行一些初始化工作，還有一些尾聲代碼，等方法執(zhí)行完成之后做一些回收工作。由于方法的返回地址先分配，在方法執(zhí)行完成的時(shí)候回到返回地址，遞歸太深就容易出現(xiàn)棧溢出，請(qǐng)看我的《遞歸再一次讓哥震驚了》，因?yàn)閰?shù)、局部變量都必須等到方法返回的時(shí)候才能回收。
在介紹托管堆之前先看看兩個(gè)簡(jiǎn)單的類：
- publicclassPerson
- {
- privateintheight;
- publicvoidSetHeight(intheight)
- {
- this.height = height;
- }
- publicvirtualvoidSay(stringword) { }
- publicstaticstringHead()
- {
- return"my head";
- }
- publicstaticintAge = 100;
- }
- publicclassStudent : Person
- {
- publicoverridevoidSay(stringword)
- {
- Console.WriteLine(word);
- }
- }
- staticvoidMain(string[] args)
- {
- Person student = newStudent();
- student.Say("Hello cth");
- student.SetHeight(172);
- Person.Head();
- Console.ReadLine();
- }
CLR會(huì)在第一次訪問(wèn)一個(gè)對(duì)象時(shí)加載該對(duì)象，在這里，定義變量student時(shí)會(huì)為Person對(duì)象在線程棧中分配內(nèi)存，第一次加載嗎，在構(gòu)造一個(gè)Student對(duì)象之前先要加載Student對(duì)象，并為Student類型對(duì)象分配內(nèi)存，并構(gòu)建一個(gè)Student對(duì)象。對(duì)象的地址存入線程棧中的局部變量student 中，我們知道類型對(duì)象的內(nèi)容包含：類型對(duì)象指針、同步索引塊、靜態(tài)字段和方法（靜態(tài)的和非靜態(tài)的），不管是類型對(duì)象、還是實(shí)例類型都必須有類型對(duì)象指針、同步索引塊；我們知道靜態(tài)字段屬于類，被這個(gè)類的所有實(shí)例共享，當(dāng)然靜態(tài)字段的內(nèi)存是在類型本身中分配的，方法也是類的所有實(shí)例共享的，他的內(nèi)存也是在類型本身中分配的，在每一個(gè)類型對(duì)象中都有一個(gè)方法表，類中定義的方法都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的項(xiàng)。
在構(gòu)造一個(gè)對(duì)象的實(shí)例時(shí)，只需要為類型對(duì)象指針、同步索引塊、該對(duì)象的實(shí)例字段分配內(nèi)存，對(duì)于對(duì)象實(shí)例來(lái)說(shuō)，類型對(duì)象指針可以讓實(shí)例訪問(wèn)類型對(duì)象中德靜態(tài)字段、方法等。
Student是線程棧中的定義的一個(gè)局部變量，保存Student的一個(gè)實(shí)例的在托管堆中的地址，所以他可以訪問(wèn)Student對(duì)象中的字段，方法，其實(shí)訪問(wèn)方法是通過(guò)類型對(duì)象指針訪問(wèn)類型對(duì)象Student中的方法表中對(duì)象的項(xiàng)。
Say方法的執(zhí)行過(guò)程：變量student指向的是一個(gè)Student對(duì)象，調(diào)用的當(dāng)然是Student類型對(duì)象中的Say方法，盡管在定義student的時(shí)候是Person類型，因?yàn)樗且妙愋停赶虻氖峭泄芏阎蠸tudent對(duì)象的內(nèi)存，然后遍歷該對(duì)象的方法表，找到該方法調(diào)用。
特別說(shuō)明虛方法，JIT在虛方法中加了一些額外的代碼，方法每次調(diào)用的時(shí)候都會(huì)執(zhí)行這些代碼，這些代碼會(huì)檢查發(fā)出調(diào)用的變量，然后根據(jù)這個(gè)變量找到其應(yīng)用的對(duì)象，然后調(diào)用這個(gè)對(duì)象的方法，若沒(méi)有這些代碼，你覺(jué)得CLR是調(diào)用父類的方法還是調(diào)用之類的方法呢，虛方法帶來(lái)方便的同時(shí)，也多了這些必須的檢查的代碼。
SetHeight方法的執(zhí)行過(guò)程：和Say方法前面是一樣，只是在遍歷Student對(duì)象的方法表時(shí)沒(méi)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?yàn)槊總€(gè)類型都定義了一個(gè)字段引用了他的基類，如果一個(gè)類調(diào)用的方法那個(gè)方法不是自己定義的，那么編譯器會(huì)回溯類層次結(jié)構(gòu)，一直到基類Object，找到相關(guān)的方法并調(diào)用，如果沒(méi)有找到相關(guān)的方法就報(bào)了異常唄。所以SetHeight方法其實(shí)調(diào)用的是Person中的SetHeight方法。
Head方法的執(zhí)行：由于Head方法是靜態(tài)方法和上面兩個(gè)方法有所不同，調(diào)用靜態(tài)方法的時(shí)候，CLR會(huì)定位與靜態(tài)方法對(duì)象的類型對(duì)象，然后在對(duì)應(yīng)實(shí)例對(duì)象對(duì)象的方法表中查找相關(guān)的記錄項(xiàng)，如果沒(méi)有找到，同樣會(huì)回溯。
當(dāng)執(zhí)行完student.SetHeight(172);時(shí)，student在也沒(méi)有被引用，成為垃圾，在其所在的方法返回之前將會(huì)被回收，也就是說(shuō)student實(shí)例對(duì)象被回收，釋放其所在的內(nèi)存，而類型對(duì)象不會(huì)被回收，類型對(duì)象的生成周期是：對(duì)象被加載到CLR中，直到其所在的AppDomain卸載。靜態(tài)字段是他所引用類型的跟，所以被靜態(tài)類型引用的對(duì)象永遠(yuǎn)不會(huì)被回收，如果其引用的是一個(gè)集合對(duì)象，并向其中不斷的加入元素的話，就會(huì)造成內(nèi)存泄露，更多關(guān)于內(nèi)存管理垃圾回收，請(qǐng)看我的另一篇博客《垃圾回收--代》
作者：陳太漢
博客：http://www.cnblogs.com/hlxs/
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