.NET C# 使用類別建構式與解構式，來觀察 GC 記憶體回收運作機制

當我們在 .NET 環境下進行程式開發，並且想要建立一個類別 Class 的物件 Object(或稱為執行個體 Instance)的時候，可以使用 new 運算子，並且緊接著該類別的建構式函式，就可以取得該物件；當然，這個時候我們會使用物件變數來取得並且儲存參考到該物件位置。

可是，當我們不再需要使用到該物件的時候，只要該物件沒有被任何屬性、物件變數參考到，這個時候，記憶體回收機制 Garbage Collection 就會自動地把這些沒有人認領的記憶體進行回收，開發人員是不需要做任何額外的處理與透過任何程式碼的撰寫，就可以讓您的應用程式，可以繼續使用這些已經回收的記憶體空間。

在這個筆記之中，我們將會透過一個類別 CountObject 類別，記錄下這個類別總共生成了多少個物件；在這裡，我們使用了底下的技巧：

• 靜態的屬性
  當物件被生成的時候，會先執行該類別的建構式，因此，一旦建構式被呼叫的時候，我們在建構式內，會自動地將這個靜態屬性值加一，這樣，所們可以隨時查詢這個類別的靜態屬性，就可以知道透過該類別所產生的物件，總共有多少數量存在於記憶體中。
• 解構式函式
  當該物件所占用的記憶體要被 .NET 系統回收，也就是該物件所占用的記憶體，將可以被其他 .NET 的物件來使用，此時，這個物件所屬的解構式函式將會被呼叫。
  我們將會透過此機運作機制特性，一旦解構式被呼叫的話，我們會在解構式中，將該靜態屬性值減一，代表該類別所生成且存在於記憶體中的物件，將會少一個。
  我們在這個物件上宣告一個欄位 ObjectName，用來記錄下這個新產生的物件名稱；另外，當物件被建立的時候，會在建構式中輸出一段訊息，說明是哪個物件被建立起來了；而當該物件要被記憶體回收的時候，會在解構式中輸出一段訊息，說明是哪個物件要被記憶體回收機制給回收了。

底下是這次所使用到的測試程式。

    public class CountObject
    {
        /// <summary>
        /// 記錄下現在記憶體中，總共存在這多少個物件
        /// </summary>
        private static int _TotalObjects;

        public static int TotalObjects
        {
            get { return _TotalObjects; }
            set { _TotalObjects = value; }
        }

        string ObjectName;

        public CountObject()
        {
            // 若有該類別的物件產生，則計數器會加一
            CountObject.TotalObjects += 1;
            Console.WriteLine($"現在總共有 {CountObject.TotalObjects} 物件");
        }

        public CountObject(string objectName) : this()
        {
            Console.WriteLine($"有新的物件要產生 {objectName}");
            ObjectName = objectName;
        }

        ~CountObject()
        {
            Console.WriteLine($"有物件要回收 {ObjectName}");
            // 若有物件被回收，則該計數器會減一
            CountObject.TotalObjects -= 1;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("現在要產生六個物件");
            new CountObject("物件1");
            new CountObject("物件2");
            new CountObject("物件3");
            new CountObject("物件4");
            var fooObject = new CountObject("物件5");
            var fooTempObject = new CountObject("物件6");
            Console.WriteLine($"Total Objects is {CountObject.TotalObjects}");
            Console.WriteLine("Press any key for continuing...");
            Console.ReadKey();

            // 進行記憶體回收工作
            Console.WriteLine("進行記憶體回收工作");
            GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced);

            // 將要休息三秒鐘，讓背景記憶體回收程序，可以有足夠的時間，進行記憶體回收
            Console.WriteLine("將要休息三秒鐘，讓背景記憶體回收程序，可以有足夠的時間，進行記憶體回收");
            Thread.Sleep(3000);
            Console.WriteLine($"Total Objects is {CountObject.TotalObjects}");
            Console.WriteLine("Press any key for continuing...");
            Console.ReadKey();

            Console.WriteLine("將其中一個物件變數 fooTempObject，設為空值 null，因此，該變數 fooTempObject 所指向的物件，將會被記憶體回收");
            fooTempObject = null;
            // 進行記憶體回收工作
            Console.WriteLine("進行記憶體回收工作");
            GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced);

            // 將要休息三秒鐘，讓背景記憶體回收程序，可以有足夠的時間，進行記憶體回收
            Console.WriteLine("將要休息三秒鐘，讓背景記憶體回收程序，可以有足夠的時間，進行記憶體回收");
            Thread.Sleep(3000);
            Console.WriteLine($"Total Objects is {CountObject.TotalObjects}");
            Console.WriteLine("Press any key for continuing...");
            Console.ReadKey();
        }
    }

底下是這段測試程式碼執行的輸出結果

現在要產生六個物件
現在總共有 1 物件
有新的物件要產生 物件1
現在總共有 2 物件
有新的物件要產生 物件2
現在總共有 3 物件
有新的物件要產生 物件3
現在總共有 4 物件
有新的物件要產生 物件4
現在總共有 5 物件
有新的物件要產生 物件5
現在總共有 6 物件
有新的物件要產生 物件6
Total Objects is 6
Press any key for continuing...
 進行記憶體回收工作
將要休息三秒鐘，讓背景記憶體回收程序，可以有足夠的時間，進行記憶體回收
有物件要回收 物件4
有物件要回收 物件3
有物件要回收 物件2
有物件要回收 物件1
Total Objects is 2
Press any key for continuing...
 將其中一個物件變數 fooTempObject，設為空值 null，因此，該變數 fooTempObject 所指向的物件，將會被記憶體回收
進行記憶體回收工作
將要休息三秒鐘，讓背景記憶體回收程序，可以有足夠的時間，進行記憶體回收
有物件要回收 物件6
Total Objects is 1
Press any key for continuing...

測試步驟說明

首先，我們使用底下程式碼產生了六個物件，我們看到前面四個敘述，是有產生四個物件，可是，並沒有任何物件變數會參考到這四個物件，因此，這四個物件也就是沒有人使用到的物件，一旦進行了記憶體回收的動作，這四個物件，將會被記憶體回收機制回收掉。

而後面兩個敘述，則是分別有兩個物件變數指向他們，因此，將不會被記憶體回收機制做回收。

不管如何，當底下程式碼執行完成之後，我們查詢到 CountObject 這個類別總共有六個物件存在於記憶體中(雖然有四個物件是沒有被任何程式碼參考到)。

            new CountObject("物件1");
            new CountObject("物件2");
            new CountObject("物件3");
            new CountObject("物件4");
            var fooObject = new CountObject("物件5");
            var fooTempObject = new CountObject("物件6");

接著，我們呼叫了 GC.Collect，強制記憶體回收機制進行記憶體回收(也就是把沒有在使用到的物件，從記憶體中釋放出來，該空間就可以提供給其他物件來使用。通常來說，我們在撰寫 .NET 程式碼的時候，非常強烈的，不建議自行呼叫記憶體回收機制來執行記憶體回收的動作，因為，.NET系統會自動決定何時用來執行記憶體回收的行為，並且，也會動態的依據當時系統運作形況，自行調整記憶體回收機制的運作行為。

GC.Collect(2, GCCollectionMode.Forced);

由於我們是要進行測試，所以，我們使用上述的方法，強制運行記憶體回收的機制，讓我們可以儘快地看到記憶體回收的結果。

不過，由於當 .NET 的記憶體回收機制發現到要回收的物件所占用的記憶體，會透過背景執行緒(Client / Server 的 .NET 程式採用不同的方式來進行回收動作)，所以，我們就讓我們當前的執行緒暫停個3秒鐘，讓記憶體回收機制可以確實地把沒有被使用到的物件，進行回收；所以，我們使用了底下的程式碼：

Thread.Sleep(3000);

因此，你會看到了，當第一次記憶體回收機制執行的時候，總共有兩個物件記憶體存在 .NET 系統內。

不過，當我們想要把某個物件透過記憶體回收機制，讓他回收掉，這個時候，您將會有兩種選擇，第一個就是不去理會它，讓您的程式依照您的流程來運行，這樣當有不再繼續使用到的物件發生的時候，將會被記憶體回收掉。

第二個，就是您可以透過底下的敘述，就是把指向該物件記憶體位置的物件變數，設定成為 null，這樣，下一次記憶體回收機制開始運作的時候，該物件就會被記憶體回收機制回收掉。

fooTempObject = null;