C#運行時的相互關系
C#運行時的相互關系
本博客主要講述運行時類型、對象、線程棧和托管堆之間的相互關系，靜態方法、實例方法和虛方法的區別，以及內存的分配和回收。
線程棧：在一個進程中可能包含多個線程，一個線程在創建的時候，會分配到一個大小1MB大小的棧，棧用于存儲方法的實參、形參以及方法內部的局部變量，棧是從高位內存地址向地位地址構建的，由于棧有先進后出的特點，所以先定義的變量后被回收。
下面來看一個簡單的例子，讓你更了解線程棧
由于線程棧是從高位開始分配內存，先分配的我就畫在上面了，在調用F1();方法時，分配內存的順序是：name->n->F2的返回地址->Age->name；回收內存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，等方法執行完成之后做一些回收工作。由于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，遞歸太深就容易出現棧溢出，請看我的《遞歸再一次讓哥震驚了》，因為參數、局部變量都必須等到方法返回的時候才能回收。
在介紹托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加載該對象，在這里，定義變量student時會為Person對象在線程棧中分配內存，第一次加載嗎，在構造一個Student對象之前先要加載Student對象，并為Student類型對象分配內存，并構建一個Student對象。對象的地址存入線程棧中的局部變量student 中，我們知道類型對象的內容包含：類型對象指針、同步索引塊、靜態字段和方法（靜態的和非靜態的），不管是類型對象、還是實例類型都必須有類型對象指針、同步索引塊；我們知道靜態字段屬于類，被這個類的所有實例共享，當然靜態字段的內存是在類型本身中分配的，方法也是類的所有實例共享的，他的內存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。
在構造一個對象的實例時，只需要為類型對象指針、同步索引塊、該對象的實例字段分配內存，對于對象實例來說，類型對象指針可以讓實例訪問類型對象中德靜態字段、方法等。
Student是線程棧中的定義的一個局部變量，保存Student的一個實例的在托管堆中的地址，所以他可以訪問Student對象中的字段，方法，其實訪問方法是通過類型對象指針訪問類型對象Student中的方法表中對象的項。
Say方法的執行過程：變量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，盡管在定義student的時候是Person類型，因為他是引用類型，他指向的是托管堆中Student對象的內存，然后遍歷該對象的方法表，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量，然后根據這個變量找到其應用的對象，然后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，只是在遍歷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字段引用了他的基類，如果一個類調用的方法那個方法不是自己定義的，那么編譯器會回溯類層次結構，一直到基類Object，找到相關的方法并調用，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：由于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，然后在對應實例對象對象的方法表中查找相關的記錄項，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實例對象被回收，釋放其所在的內存，而類型對象不會被回收，類型對象的生成周期是：對象被加載到CLR中，直到其所在的AppDomain卸載。靜態字段是他所引用類型的跟，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，并向其中不斷的加入元素的話，就會造成內存泄露，更多關于內存管理垃圾回收，請看我的另一篇博客《垃圾回收--代》
作者：陳太漢
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