在.NET平台上，内存管理是一项关键任务，直接关系到应用程序的性能和资源利用效率。.NET框架通过引入自动垃圾回收（Garbage Collection, GC）机制，大大简化了开发者的内存管理任务。本文将深入探讨.NET中的内存管理与垃圾回收机制，帮助开发者更好地理解和优化应用程序的内存使用。
.NET环境将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，开发者无需手动分配和释放；非托管内存则通常由操作系统或其他非.NET库管理，需要开发者显式管理。
.NET中的垃圾回收机制是一种自动内存管理技术，负责回收不再使用的对象所占用的内存空间。GC通过标记-清除算法（或其他更复杂的算法，如代际回收）来识别并回收垃圾对象。
GC将托管堆分为三代：第0代、第1代和第2代。新创建的对象通常分配在第0代，如果对象在GC后仍然存活，会被移动到下一代。第0代GC最频繁，回收速度最快；第2代GC最不频繁，回收速度最慢。这种机制可以显著提高内存回收的效率。
GC有两种主要的工作模式：工作站模式和服务器模式。工作站模式适用于单线程或多线程但交互性强的应用程序；服务器模式则适用于需要处理大量并发请求的高性能服务器应用程序。
.NET中的托管堆分为小对象堆（Small Object Heap, SOH）和大对象堆（Large Object Heap, LOH）。小对象堆用于存储小于85,000字节的对象，分配速度快，回收效率高；大对象堆则用于存储大于或等于85,000字节的对象，分配和回收相对较慢。
对象在托管堆上的分配通常是通过栈上的局部变量或堆上的引用类型变量来实现的。当局部变量超出作用域或被显式置为null时，对象成为垃圾回收的目标。
虽然.NET提供了强大的托管内存管理机制，但某些资源（如文件句柄、数据库连接、网络套接字等）仍需要开发者显式管理。这些资源被称为非托管资源。
为了安全地管理非托管资源，.NET引入了实现IDisposable接口的模式。通过实现IDisposable接口，开发者可以定义在对象被销毁时释放非托管资源的逻辑。使用using语句可以确保对象在使用完毕后被正确释放。
public class MyResource : IDisposable
{
// 非托管资源
private IntPtr nativeResource;
public MyResource()
{
// 分配非托管资源
nativeResource = ...;
}
public void Dispose()
{
Dispose(true);
GC.SuppressFinalize(this);
}
protected virtual void Dispose(bool disposing)
{
if (disposing)
{
// 释放托管资源
}
// 释放非托管资源
if (nativeResource != IntPtr.Zero)
{
// 释放逻辑
nativeResource = IntPtr.Zero;
}
}
~MyResource()
{
Dispose(false);
}
}
.NET中的内存管理与垃圾回收机制为开发者提供了强大的自动化工具，大大简化了内存管理任务。然而，理解并掌握这些机制对于编写高性能、高可靠性的应用程序至关重要。通过合理使用托管堆、管理非托管资源以及关注GC行为，开发者可以显著优化应用程序的内存使用，提升性能。