C#/Unity清理非托管资源

本文介绍清理非托管资源和相关概念，通过掌握本文知识，可以扫清阅读一些unity插件(如xLua)或项目代码的障碍，以及避免自己的代码产生内存泄露

一.理解托管资源和非托管资源

C#对象可分为由.NET垃圾回收期管理的托管对象，和垃圾回收器不管理的非托管对象。对于非托管对象， 必须在 使用完这些资源时显式释放。常见的非托管对象比如文件、窗口、网络连接或数据库连接。

二.区分托管和非托管对象

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| 特征 | 托管对象 | 非托管对象 |
| 常见形式 | C#中用 new 创建的对象、class、struct、string等 | IntPtr、Windows句柄、unsafe代码中的指针 |
| 内存管理 | 由 .NET 垃圾回收器 (GC) 自动管理 | 需要开发者手动分配和释放 |
| 代表例子 | FileStream、SqlConnection、Person、List<int> | 文件句柄、GDI绘图对象、Marshal.AllocHGlobal分配的内存 |

三.Dispose模式

3.1 Dispose模式概述

微软为释放非托管对象制定了一个设计模式，称为释放模式(Dispose Pattern)，该模式意在将释放非托管资源的实现标准化，降低复杂度。该模式具有以下准则：

1.幂等性：Dispose方法应可被多次调用，后续调用无任何效果

2.层级调用 ：若类拥有实现了IDisposable的成员，则类本身也应实现Dispose，并在其中调用成员的Dispose方法。

3.2 IDisposable接口

该模式通过接口IDisposable实现，接口有个Dispose无参方法：

cs 复制代码

namespace System
{
    [ComVisible(true)]
    public interface IDisposable
    {
        void Dispose();
    }
}

3.3 无参Dispose

它的标准实现如下：

cs 复制代码

public void Dispose()
{
    // Dispose of unmanaged resources.
    Dispose(true);
    // Suppress finalization.
    GC.SuppressFinalize(this);
}

3.4 GC.SuppressFinalize

SuppressFinalize的作用是性能优化，具体来说SuppressFinalize告诉 GC该对象已被手动释放，不再需要终结，可以提前回收该对象的内存。该方法会阻止运行终结方法(具体概念见下文）。如果类中没有终结方法，则对GC.SuppressFinalize的调用无效。

3.5 有参Dispose

执行具体的清理任务，参数为true表示调用来自无参Dispose()，false表示调用来自终结方法

cs 复制代码

protected virtual void Dispose(bool disposing)
{
    if (_disposed)
    {
        return;
    }

    if (disposing)
    {
        // Dispose managed state (managed objects).
        // ...
    }

    // Free unmanaged resources.
    // ...

    _disposed = true;
}

该方法统一处理两种不同的资源释放场景，避免代码重复，并确保安全性：

确定性释放（disposing = true） ：主动调用Dispose()方法时触发。此时，托管资源和非托管资源都可以安全释放。
非确定性释放（disposing = false） ：由垃圾回收器（GC） 在终结器（析构函数）中触发。此时，托管资源可能已经不存在或已被回收，因此只应释放非托管资源。

参考：Dispose Pattern

参考：实现 Dispose 方法

3.6 使用实现 IDisposable 的对象

如果使用new 出来的对象是实现了IDisposable的(比如StreamReader),那么当用完后应该调用其Dispose方法将其释放。

做法一：try-finally

cs 复制代码

        StreamReader sr;
        try
        {
            sr = new StreamReader(filename);
            txt = sr.ReadToEnd();
        }
        finally
        {
            if (sr != null) sr.Dispose();
        }

做法二：using语句

当控制离开语句块 using 时，将调用Dispose方法。using语句是语法糖，编译后会被转换为try-finally的写法。

cs 复制代码

        using (StreamReader sr = new StreamReader(filename))
        {
            txt = sr.ReadToEnd();
        }

还可以使用无括号的 using声明，这种写法Dispose将在当前方法结束时释放

cs 复制代码

using StreamReader sr = new StreamReader(filename);
txt = sr.ReadToEnd();

参考：IDisposable 接口

参考：using 语句

四.终结器

终结器（历史上称为析构函数）其在 GC 回收对象内存之前由 GC 调用，用于在未手动调用Dispose时，作为兜底方案调用Dispose来避免内存泄露，其缺点是造成GC上的性能开销，不是推荐的做法。

仅对非托管对象定义终结器。
C# 编译器不允许重写Finalize方法。可通过为类实现写够函数来提供终结器。
不应使用空终结器，空终结器会造成性能损失

例如，以下是该类的终结器的声明Car。

cs 复制代码

class Car
{
    ~Car()  // finalizer
    {
        // cleanup statements...
    }
}

对终结器的调用会隐式转换为以下代码：

cs 复制代码

protected override void Finalize()
{
    try
    {
        // Cleanup statements...
    }
    finally
    {
        base.Finalize();
    }
}

参考：Finalizers

参考：Object.Finalize Method