Время жизни объектов Лекция 12. При запуске exe файла Windows анализирует заголовок exe файла для определения разрядности адресного пространства 32 или. - презентация

1 Время жизни объектов Лекция 12

2 При запуске exe файла Windows анализирует заголовок exe файла для определения разрядности адресного пространства 32 или 64 бит (PE32 или PE32+) В адресное пространство процесса Windows загружает соответствующую версию MSCorEE.dll (x86, x64, ARM) Основной поток вызывает метод в MSCorEE.dll, инициализирующий CLR, загружающий сборку exe и вызывающий метод Main сборки. Компиляция Заголовок x86 Windowsx64 WindowsARM Windows RT AnyCPUPE32 / независимый Выполняется как 32- bit приложение Выполняется как 64- bit приложение Выполняется как 32- bit приложение AnyCPU Prefer 32 bit PE32 / независимый Выполняется как 32- bit приложение Выполняется как WoW64 приложение Выполняется как 32- bit приложение x86PE32 /x86 Выполняется как 32- bit приложение Выполняется как WoW64 приложение Не выполняется x64PE32+ /x64 Не выполняется Выполняется как 64- bit приложение Не выполняется ARMPE32+ /Itanium Не выполняется Выполняется как 32- bit приложение

3 Перед вызовом Main Находятся все типы, использованные в Main. Создаются внутренние структуры для каждого типа, содержащие записи для каждого метода. Каждая запись содержит адрес, с реализацией метода. При инициализации в каждую запись устанавливается адрес спец. функции из MSCorEE – JITCompiler При первом вызове функции (WriteLine) в методе Main При последующих вызовах функции (WriteLine) в методе Main См. Jeffrey Richter CLR via C#

4 При создании потоку выделяется стек в 1 Мб Стек используется для передачи параметров в методы и для хранения локальных переменных Каждый метод содержит входной код, инициализирующий метод и выходной код, выполняющий очистку и возвращающий управление вызывающему коду См. Jeffrey Richter CLR via C#

5 В стеке выделяется память под локальную переменную name См. Jeffrey Richter CLR via C#

6 Переменная name для передачи в метод M2 заталкивается в стек В стек заталкивается адрес возврата. Адрес команды, следующей за вызовом метода M2 См. Jeffrey Richter CLR via C#

7 В начале метода M2 в стеке выделяется память под локальные переменные При возвращении из методов, часть стека очищается См. Jeffrey Richter CLR via C#

8 internal class Employee { public Int32 GetYearsEmployed() {... } public virtual String GetProgressReport() {... } public static Employee Lookup(String name) {... } } internal sealed class Manager : Employee { public override String GetProgressReport() {... } } void M3() { Employee e; Int32 year; e = new Manager(); e = Employee.Lookup("Joe"); year = e.GetYearsEmployed(); e.GenProgressReport(); }

9 Есть стек Для простоты пустая куча См. Jeffrey Richter CLR via C#

10 При компиляции метода M3 JIT- компилятор выявляет все типы, использующиеся в M3. Это Employee, Int32, Manager, String CLR загружает сборки, в которых содержаться нужные типы Используя метаданные сборок CLR получает информацию о типах и создает структуры данных для этих типов – объекты - типы Объекты типы содержат : Указатель на объект - тип Индекс блока синхронизации Статические переменные типа Таблицу методов Указатель на объект - тип базового типа ( не показан ) int и string для простоты не указаны См. Jeffrey Richter CLR via C#

11 При выполнении M3, в стеке потока выделяется память под локальные переменные. CLR автоматически инициализирует эти переменные значениями 0 или null ( в рамках входного кода метода ) См. Jeffrey Richter CLR via C#

12 Вычисление количества байт, необходимых для хранения всех экземплярных полей типа и экземплярных полей всех его базовых типов. Каждый объект в куче также содержит указатель на объект - тип и индекс блока синхронизации В куче выделяется память для объекта. Выделенные в куче байты инициализируются 0. Инициализируются указатель на объект - тип и индекс блока синхронизации Вызывается конструктор указанный при вызове new. При этом по цепочке сначала вызываются конструкторы базовых типов. Возвращается указатель на созданный объект

13 Создается объект – экземпляр типа Manager При этом создаются и инициализируются : Ссылка на объект - тип Manager Индекс блока синхронизации Экземплярных полей у Manager и его предков нет Возвращается указатель на созданный объект, который помещается в переменную e в стеке См. Jeffrey Richter CLR via C#

14 CLR при вызове статического метода Lookup определяет местонахождение объекта - типа. На основе таблицы методов объекта - типа находит точку входа метода, при необходимости компилирует JIT компилятором и передает управление машинному коду. Предположим, что метод Lookup создает и возвращает новый объект Manager Адрес возвращенного объекта помещается в переменную e. См. Jeffrey Richter CLR via C#

15 При вызове не виртуального метода GetYearsEmployed CLR определяет местонахождение объекта - типа переменной Если объект тип не содержит определение вызываемого метода JIT- компилятор ищет метод по цепочке у объекта - типа предков При необходимости метод компилируется JIT компилятором и управление передается машинному коду. Предположим, что метод GetYearsEmployed возвращает 5. Int сохраняется в переменной year См. Jeffrey Richter CLR via C#

16 Каждый раз при вызове виртуального метода (GetProgressReport) производится дополнительная работа. Вначале смотрится переменная (e), используемая для вызова. Затем смотрится реальный объект в переменной ( объект Manager). Находится его объект - тип Manager. В таблице методов объекта - типа находится запись вызываемого метода При необходимости метод компилируется JIT компилятором и управление передается машинному коду. См. Jeffrey Richter CLR via C#

17 Объекты - типы тоже объекты Объекты - типы – это экземпляры типа Type. Поэтому их указатель на объект - тип ссылается она объект - тип Type Сам объект – тип Type своим указателем на объект - тип ссылается на самого себя См. Jeffrey Richter CLR via C#

18 Когда объект становится ненужным, он становится кандидатом на удаление сборщиком мусора Например : При выходе из область видимости переменной При выходе из метода – все локальные переменные, которые не возвращаются методом и не используются в параметрах ref и out

19 которые были созданы недавно которые созданы давно

20 Три поколения объектов : 0 – Объект еще не переживал ни одной сборки мусора 1 – Объект пережил одну сборку мусора 2 – Объект пережил более одной сборки мусора Запускается, если : достигается пороговое значение объема памяти, занимаемого поколением 0 не хватает памяти вызван явно происходит выгрузка домена приложения Для определения объектов необходимых для удаления строит граф объектов. Проверяется доступность объектов от корней приложения. Объекты, на которые нет ссылок, - кандидаты на удаление Сборщик мусора сначала анализирует объекты поколения 0, затем 1, затем 2. Если после очистки объектов i- ого поколения памяти достаточно, то сборщик мусора остановится, если нет - займется следующим поколением. После очистки i- ого поколения, у выживших объектов (i- ого поколения ) поколение увеличивается на 1 Таким образом, сначала очищаются короткоживущие объекты. Объекты уровня приложения проверяются на возможность удаления редко * Большие объемы данных сразу помечаются поколением 2 и помещаются в Ledge Object Heap (LOH). Более байт

21 В классе object есть метод protected virtual void Finalize() Finalize() нельзя переопределить. Компилятор пишет его сам, если в классе присутствует деструктор protected override void Finalize() { try{ // Специальный код сборщика мусора // Вызов деструктора // Специальный код сборщика мусора } finally {// Специальный код сборщика мусора }} Деструктор : ~ Имя _ класса () {…} Синтаксис : ~ Имя _ класса () {…} Не допускает модификаторов Всегда не более одного Из деструктора нельзя обращаться к управляемым ресурсам самого объекта ( и вообще к управляемым ресурсам ), поскольку их может уже не существовать Только для удаления неуправляемых ресурсов Finalize() вызывает сборщик мусора перед удалением объекта Точнее ….

22 Если в классе реализован деструктор, то при сборке мусора, если объект помечен для удаления, сборщик мусора добавляет ссылку на объект из кучи в специальную очередь объектов, доступных для финализации. Объекты в этой таблице тоже являются рутами. Объект останется в куче не удаленным Специальный поток (- и ) с высоким приоритетом разбирает очередь финализируемых объектов и вызывает метод Finalise() у каждого объекта После финализации объекта ссылка на него удаляется из очереди финализируемых объектов Только при следующей сборке мусора и в случае завершения финализации объекта, объект будет удален из кучи Для каждого финализируемого объекта требуется минимум 2 процесса сборки мусора Серьезные накладные расходы, для финализируемых объектов Деструктор используется только для удаления не управляемых ресурсов Для удаления неуправляемых ресурсов есть более удачный подход

23 Никогда не используйте деструктор Никогда деструктор * - Бывают случаи, когда деструктор необходим. Один из них – рекомендуемый шаблон реализации IDisposable, рассмотренный далее *

24 Реализуют интерфейс IDisposable public interface IDisposable { void Dispose(); } В реализации метода Dispose() необходимо очистить неуправляемые ресурсы Сборщик мусора ничего не знает о методе Dispose(), поэтому все объекты в очищаемом объекте еще существуют и к ним можно обращаться В методе Dispose() можно очищать управляемые ресурсы. Если объект содержит другие объекты, которые реализуют интерфейс IDisposable, то лучше вызвать у них метод Dispose(), для того, чтобы они очистили свои ресурсы. Вызовите Dispose() у базового класса ( если он реализует IDisposable) Установить null для управляемых ресурсов Метод Dispose() обычно реализуется так, чтобы его можно было вызывать несколько раз Если вы используете объект, класс которого реализует интерфейс IDisposable, то по окончанию работы с ним вызовите у него метод Dispose() Если вы используете неуправляемые ресурсы, то реализуйте интерфейс IDisposable и в методе Dispose() очистите все ( главным образом неуправляемые ) ресурсы.

25 Реализация IDisposable

26 Применяется только к IDisposabe объектам Синтаксис : using ( инициализация объекта ) { // использование объекта } При выходе из тела блока using автоматически будет вызван метод Dispose() Пример : using (StreamReader reader = new { Console.WriteLine(reader.ReadToEnd()); } При возникновении исключительной ситуации метод Dispose() все равно будет вызван Аналогичен блоку StreamReader reader; try{ reader = new ; …} filnally{ reader.Dispose(); }

27 public class MyResource : IDisposable { private bool disposed = false; public void Dispose() { Dispose(true); GC.SuppressFinalize(this); } protected virtual void Dispose(bool disposing) { if (!this.disposed) { if (disposing) { // Удаление управляемых ресурсов. Вызов Dispose() у используемых объектах в полях } // Очистка неуправляемых ресурсов disposed = true; } ~MyResource() { Dispose(false); }

28 System.GC Позволяет взаимодействовать со сборщиком мусора Статические методы : Collect() – Заставляет сборщик мусора провести сборку мусора Можно указать поколение для очистки Можно указать режим сборки Collect( int generation, GCCollectionMode mode) CollectionCount(generation) – показывает сколько сборок мусора пережило старшее поколение SuppressFinalize(object) – позволяет установить флаг, показывающий, что для данного объекта не должен вызываться его метод Finalize(). ReRegisterForFinalize(object) – обратный к SuppressFinalize() GC.WaitForPendingFinalizers() – останавливает текущий поток, до тех пор пока финализирующий поток не финализирует все накопившиеся для финализации объекты

29 Реализация рекомендуемого шаблона IDisposable