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C#运行时相互关系

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       主要讲述运行时类型、对象、线程栈和托管堆之间的相互关系,静态方法、实例方法和虚方法的区别,以及内存的分配和回收。

       线程栈:在一个进程中可能包含多个线程,一个线程在创建的时候,会分配到一个大小1MB大小的栈,栈用于存储方法的实参、形参以及方法内部的局部变量,栈是从高位内存地址向地位地址构建的,由于栈有先进后出的特点,所以先定义的变量后被回收。

       下面来看一个简单的例子,让你更了解线程栈

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       由于线程栈是从高位开始分配内存,先分配的我就画在上面了,在调用F1();方法时,分配内存的顺序是:name->n->F2的返回地址->Age->name;回收内存的顺序当然是反过来的。在一个方法中,应该包含一些序幕代码,进行一些初始化工作,还有一些尾声代码,等方法执行完成之后做一些回收工作。由于方法的返回地址先分配,在方法执行完成的时候回到返回地址,递归太深就容易出现栈溢出,请看我的《递归再一次让哥震惊了》,因为参数、局部变量都必须等到方法返回的时候才能回收。

       在介绍托管堆之前先看看两个简单的类:

publicclassPerson  
{  
privateintheight;  
publicvoidSetHeight(intheight)  
{  
this.height = height;  
}  
publicvirtualvoidSay(stringword) { }  
publicstaticstringHead()  
{  
return"my head";  
}  
publicstaticintAge = 100;  
}  
publicclassStudent : Person  
{  
publicoverridevoidSay(stringword)  
{  
Console.WriteLine(word);  
}  
} 

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staticvoidMain(string[] args)  
{  
Person student = newStudent();  
student.Say("Hello cth");  
student.SetHeight(172);  
Person.Head();  
Console.ReadLine();  
}

       CLR会在第一次访问一个对象时加载该对象,在这里,定义变量student时会为Person对象在线程栈中分配内存,第一次加载吗,在构造一个Student对象之前先要加载Student对象,并为Student类型对象分配内存,并构建一个Student对象。对象的地址存入线程栈中的局部变量student 中,我们知道类型对象的内容包含:类型对象指针、同步索引块、静态字段和方法(静态的和非静态的),不管是类型对象、还是实例类型都必须有类型对象指针、同步索引块;我们知道静态字段属于类,被这个类的所有实例共享,当然静态字段的内存是在类型本身中分配的,方法也是类的所有实例共享的,他的内存也是在类型本身中分配的,在每一个类型对象中都有一个方法表,类中定义的方法都有一个对应的项。

       在构造一个对象的实例时,只需要为类型对象指针、同步索引块、该对象的实例字段分配内存,对于对象实例来说,类型对象指针可以让实例访问类型对象中德静态字段、方法等。

       Student是线程栈中的定义的一个局部变量,保存Student的一个实例的在托管堆中的地址,所以他可以访问Student对象中的字段,方法,其实访问方法是通过类型对象指针访问类型对象Student中的方法表中对象的项。

       Say方法的执行过程:变量student指向的是一个Student对象,调用的当然是Student类型对象中的Say方法,尽管在定义student的时候是Person类型,因为他是引用类型,他指向的是托管堆中Student对象的内存,然后遍历该对象的方法表,找到该方法调用。

       特别说明虚方法,JIT在虚方法中加了一些额外的代码,方法每次调用的时候都会执行这些代码,这些代码会检查发出调用的变量,然后根据这个变量找到其应用的对象,然后调用这个对象的方法,若没有这些代码,你觉得CLR是调用父类的方法还是调用之类的方法呢,虚方法带来方便的同时,也多了这些必须的检查的代码。

       SetHeight方法的执行过程:和Say方法前面是一样,只是在遍历Student对象的方法表时没有找到该方法,我们知道父类中定义的非private方法都可以被子类继承,是因为每个类型都定义了一个字段引用了他的基类,如果一个类调用的方法那个方法不是自己定义的,那么编译器会回溯类层次结构,一直到基类Object,找到相关的方法并调用,如果没有找到相关的方法就报了异常呗。所以SetHeight方法其实调用的是Person中的SetHeight方法。

       Head方法的执行:由于Head方法是静态方法和上面两个方法有所不同,调用静态方法的时候,CLR会定位与静态方法对象的类型对象,然后在对应实例对象对象的方法表中查找相关的记录项,如果没有找到,同样会回溯。

       当执行完student.SetHeight(172);时,student在也没有被引用,成为垃圾,在其所在的方法返回之前将会被回收,也就是说student实例对象被回收,释放其所在的内存,而类型对象不会被回收,类型对象的生成周期是:对象被加载到CLR中,直到其所在的AppDomain卸载。静态字段是他所引用类型的跟,所以被静态类型引用的对象永远不会被回收,如果其引用的是一个集合对象,并向其中不断的加入元素的话,就会造成内存泄露

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