pprogramowanie;

Zwięźle na temat programowania

Facebook

Garbage Collector - zwalnianie pamięci

3 lipca 2013, kategoria: C#

Mechanizmem odpowiedzialnym za zwalnianie nieużywanej pamięci w C# jest Garbage Collector. W odróżnieniu od innych języków niskiego poziomu, sprzątaniem pamięci nie zajmuje się programista. Twórcy technologii .NET postanowili w ten sposób zadbać o bezpieczeństwo aplikacji oraz zwiększyć ich wydajność. Warto zauważyć, że C# nie jest jedynym językiem wykorzystującym Garbage Collector (innymi są np. Java oraz Python).

Problem zwalniania pamięci

W C++ po utworzeniu obiektu, należało pamiętać o jego usunięciu za pomocą free lub delete. W przeciwnym wypadku referencja do obiektu „wisiała” w pamięci aż do czasu zamknięcia aplikacji. W przypadku małych aplikacji problem pozostawał nie zauważalny, jednak w większych projektach zwyczajnie mogło brakować pamięci przydzielonej dla procesu. Innym ważnym aspektem są występujące błędy „memory leak” powodujące nieoczekiwane zamknięcie programu a w ekstremalnych przypadkach umożliwiały przeprowadzanie ataku DoS.

Garbage Collector w C#

W C# przychodzi nam z pomocą mechanizm Garbage Collector (sprzątacz, odśmiecacz). Jest on wywoływany w osobnym wątku automatycznie bez jakiejkolwiek wiedzy programisty. Skanuje pamięć aplikacji w poszukiwaniu obiektów, do których nie ma referencji. Jeżeli obiekt bez referencji zostanie znaleziony, wtedy jest usuwany z pamięci procesu. Garbage Collector zabezpiecza przed błędami „memory leak”, dba o porządek i wydajność aplikacji oraz gwarantuje skuteczność działania (tzn. możesz mieć pewność, że nie usunie obiektu który jest aktualnie używany).

Garbage Collector a destruktory

W językach niskiego poziomu takich jak C++ używanie destruktorów było czymś normalnym i często stosowanym. W C# destruktory nie znajdują szerszego zastosowania. Pomimo że zaimplementowanie destruktora w klasie jest możliwe, to programista i tak nie ma wpływu kiedy zostanie on wykonany (wywołuje go niejawnie garbage collector). Nie ma żadnej gwarancji na to, że wywołany zostanie mechanizm sprzątania pamięci oraz nie mamy komendy delete takiej jaka była w C++.  Programista ma możliwość zdalnego wywołania Garbage Collector, ale nic to nie zmienia. Działa on w osobnym wątku i nie synchronizuje się z pozostałymi. Co za tym idzie, mimo że nie korzystasz już z danego obiektu, nie masz pewności że Garbage Collector usunie obiekt wtedy kiedy wywołasz jego działanie.

Kolejną ważną kwestią jest fakt, że każdy destruktor zostaje przy kompilacji zamieniony na metodę Finalize(), która jest nadpisywana z klasy dziedziczonej Object.

public class CTestowa
{
    public string test = "lallala";
    
    ~CTestowa()
    {
        // destruktor klasy
        Console.WriteLine("Wywołanie destruktora");
    }
}

public class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        inna_metoda();
        
        // wymuszenie uruchomienia Garbage Collector
        // powinien usunąć obiekt p bo wyszliśmy z metody
        // jednak nie ma żadnej gwarancji że usunie..
        
        System.GC.Collect();
        
        Console.ReadKey();
    }
    
    static void inna_metoda()
    {
        CTestowa p = new CTestowa();
    }
}

Postać metody Finalize():

protected override void Finalize() 
{
    try 
    {
        // destruktor klasy
        Console.WriteLine("Wywołanie destruktora");
    }
    
    finally 
    {
        base.Finalize();
    }
}

Dlaczego tak się dzieje? Destruktor ląduje w klamrach try, więc nawet jak rzuci exception (wyjątek) to mamy pewność że Garbage Collector i tak usunie go z pamięci.

Obiekty nie posiadające destruktorów są usuwane z pamięci gdy wątek główny programu jest zatrzymany. Obiekty posiadające destruktor, czyli metodę Finalize(), są usuwane po wznowieniu wątku i po wykonaniu bloku try.

Brak pewności wywołania się destruktora oraz spowolnienie działania programu, to dwa główne powody dla których nie powinno się ich używać w C#, jeżeli nie są na prawdę potrzebne.

repozytorium: /c-sharp/garbage-collector-zwalnianie-pamieci.md

licencja: Creative Commons BY-SA 3.0

autor: Karol Trybulec

Wszystkie artykuły przechowywane są w repozytorium Github. Jeżeli uważasz, że coś można poprawić, możesz nanieść swoje zmiany. Wszelkie poprawki po zaakceptowaniu stają się automatycznie widoczne na blogu.