.NET框架提供了强大的内存管理功能，通过自动垃圾回收（Garbage Collection, GC）机制，简化了开发人员对内存的管理。本文将聚焦于.NET内存管理中的垃圾回收机制，详细介绍其工作原理、托管堆的分配与回收策略，以及如何处理非托管资源。
.NET中的内存分为托管内存和非托管内存。托管内存由.NET运行时管理，包括对象实例的分配和释放。而非托管内存则通常由操作系统直接管理，比如文件句柄、网络连接等。
托管堆是.NET中用于存储托管对象的内存区域。当创建一个新的对象时，.NET会从托管堆中为其分配内存。而当对象不再被引用时，垃圾回收器会将其标记为垃圾并回收其占用的内存。
垃圾回收器（GC）是.NET内存管理的核心组件。它负责自动管理托管堆中的内存，包括内存的分配、使用和回收。
GC通过以下三个主要阶段来管理内存：
为了提高性能，GC采用了分代回收策略。托管堆被分为三代：第0代、第1代和第2代。新分配的对象总是放在第0代中。当第0代发生垃圾回收时，如果对象仍然被引用，则会被移动到第1代；如果第1代发生垃圾回收，存活的对象会被移动到第2代。这样，频繁回收的小对象可以迅速完成，而较少回收的大对象则能够留在更高级别的代中，减少垃圾回收的频率和开销。
虽然.NET的托管堆简化了大多数内存管理任务，但有时仍然需要处理非托管资源。这些资源通常需要在适当的时候显式释放，以避免资源泄漏。
为了处理非托管资源，.NET提供了两种主要方法：实现IDisposable接口和使用using语句。
实现IDisposable接口允许对象在不再需要时释放其非托管资源。通常，在Dispose方法中释放这些资源。开发者可以通过调用Dispose方法来显式释放对象。
而using语句则提供了一种更简便的方式来确保实现了IDisposable接口的对象在使用后能够正确地被释放。当using块结束时，无论是否发生异常，Dispose方法都会被调用。
public class MyResource : IDisposable
{
private bool disposed = false;
// 非托管资源的句柄
private IntPtr handle;
public MyResource()
{
// 分配非托管资源
handle = // ... 分配资源 ...
}
public void Dispose()
{
Dispose(true);
GC.SuppressFinalize(this);
}
protected virtual void Dispose(bool disposing)
{
if (!disposed)
{
if (disposing)
{
// 释放托管资源
}
// 释放非托管资源
if (handle != IntPtr.Zero)
{
// ... 释放资源 ...
handle = IntPtr.Zero;
}
disposed = true;
}
}
~MyResource()
{
Dispose(false);
}
}
// 使用 using 语句
using (MyResource resource = new MyResource())
{
// 使用资源
}
.NET的内存管理机制通过自动垃圾回收机制大大简化了内存管理任务。了解GC的工作原理、托管堆的分配与回收策略以及如何处理非托管资源，对于编写高效、可靠的.NET应用程序至关重要。