詳解.NET中六個你必須知道的重要概念
原創(chuàng)【51CTO獨(dú)家特稿】我也制作了很多視頻教程，包括設(shè)計模式，WCF，WWF，WPF，LINQ，Silverlight，UML，Sharepoint，Azure，VSTS等，可去http://tinyurl.com/mra3hx觀看。
圖 1 Oh，My Lady gaga，這些東西好復(fù)雜哦
當(dāng)你聲明一個變量時內(nèi)存中都發(fā)生了什么？
當(dāng)你在一個.Net應(yīng)用程序中聲明一個變量時，首先要分配一些內(nèi)存快到RAM，它包括三樣?xùn)|西，第一個是變量名，第二個是變量的數(shù)據(jù)類型，最后一個是變量的值。
這只是一個很簡單的解釋，根據(jù)變量的數(shù)據(jù)類型不同，有兩種內(nèi)存分配類型：堆棧內(nèi)存和堆內(nèi)存。
圖 2 聲明變量后的內(nèi)存結(jié)構(gòu)
堆棧（stack）和堆（heap）
為了幫助理解堆棧和堆，讓我們了解下面的代碼內(nèi)部究竟發(fā)生了什么。
- public void Method1()
- {
- // Line 1
- int i=4;
- // Line 2
- int y=2;
- //Line 3
- class1 cls1 = new class1();
- }
這個方法內(nèi)部只有三行代碼，下面我就逐行解釋內(nèi)部發(fā)生了什么事情。
第一行：執(zhí)行該行時，編譯器分配一小塊叫做堆棧的內(nèi)存，堆棧負(fù)責(zé)保持跟蹤應(yīng)用程序運(yùn)行需要的內(nèi)存。
第二行：現(xiàn)在執(zhí)行移動到下一步，正如堆棧的名稱所暗示的那樣，這個內(nèi)存分配時疊放在前一個內(nèi)存分配頂部的，你可以將堆棧理解為一系列隔間或盒子的逐層堆積。
內(nèi)存分配和解除分配使用LIFO（Last in first out，后進(jìn)先出）邏輯，換句話說就是內(nèi)存是在內(nèi)存的末尾（如堆棧的頂部）分配和解除分配的。
第三行：在第三行我們創(chuàng)建了一個對象，執(zhí)行該行時，它在堆棧上創(chuàng)建一個指針，真實的對象是存儲一個不同類型的內(nèi)存分配（叫做堆）中，堆不會跟蹤運(yùn)行的內(nèi)存，它只是對象的堆積，堆用于動態(tài)內(nèi)存分配。
退出方法（有趣）：執(zhí)行完最后一行代碼后就該退出這個方法了，當(dāng)它傳遞結(jié)束控制時，它就會清除分配到堆棧上的所有內(nèi)存變量，換句話說就是所有與int數(shù)據(jù)類型關(guān)聯(lián)的變量按照LIFO方式從堆棧中解除分配。
但不會解除堆內(nèi)存分配，這部分內(nèi)存要通過GARBAGE COLLECTOR（垃圾回收器）解除分配。
圖 3 三行代碼對應(yīng)的內(nèi)存內(nèi)部操作
很多人現(xiàn)在可能要問為什么要設(shè)置兩種內(nèi)存分配形式呢？難道就不能用一種內(nèi)存分配形式完成內(nèi)存分配嗎？
如果你仔細(xì)觀察上圖，你就會知道int變量是分配在堆棧上的，因為編譯器已經(jīng)知道它們可以存儲多少數(shù)據(jù)（-2,147,483,648到2,147,483,647），涉及到對象時，編譯器不知道需要多少內(nèi)部空間，因此在堆上分配相同大小的空間。
換句話說就是，如果不知道數(shù)據(jù)大小或是動態(tài)變化的，就需要分配到堆上，如果數(shù)據(jù)大小是確定的，就分配到堆棧上。
圖 4 知道變量大小時分配到堆棧上，不知道變量大小時分配到堆上
值類型和引用類型
值類型指的是在相同的位置同時容納數(shù)據(jù)和內(nèi)存的類型，而引用類型是借助一個指針指向內(nèi)存位置。下面是一個簡單的命名為i的整數(shù)數(shù)據(jù)類型，其值是由另一個命名為j的整數(shù)數(shù)據(jù)類型賦予的，這兩個內(nèi)存值都是基于堆棧分配的。
當(dāng)我們將一個int值賦給另一個int值時，它創(chuàng)建一個完全不同的拷貝，換句話說就是，你修改其中一個值不會引起另一個值也發(fā)生變化，這種數(shù)據(jù)類型就叫做值類型。
圖 5 值類型：一個值的變化不會引起另一個值變化
當(dāng)我們將一個對象賦值給另一個對象時，它們指向相同的內(nèi)存位置，如下圖所示，當(dāng)我們將obj賦值給obj1時，它們指向的內(nèi)存位置是一樣的。換句話說就是，如果我們修改了其中一個對象，另一個對象也會受到影響，這種類型就叫做引用類型。
圖 6 引用類型：一個對象的變化會引起另一個對象的變化
哪一個數(shù)據(jù)類型是值類型和引用類型呢？
在.Net中，根據(jù)數(shù)據(jù)類型不同，變量可能是基于堆棧分配的，也可能是基于堆分配的，String和Objects是引用類型，其它.Net數(shù)據(jù)類型是基于堆棧分配的，下圖更詳細(xì)地進(jìn)行了解釋。
圖 7 引用類型和值類型對應(yīng).Net中的數(shù)據(jù)類型
#p#
裝箱（boxing）和拆箱（unboxing）
說了這么多，在實際編程時怎么使用它們呢？最大的問題是要弄清楚數(shù)據(jù)從堆棧移到堆的性能損失，反之亦然。
如下圖所示，當(dāng)我們將一個值類型移到引用類型時，數(shù)據(jù)也從堆棧移到堆中，當(dāng)我們將引用類型移到值類型時，數(shù)據(jù)就從堆移到堆棧中。數(shù)據(jù)從堆棧移到堆，或是從堆移到堆棧，都會產(chǎn)生較大的性能損失。數(shù)據(jù)從值類型移到引用類型的過程叫做裝箱，從引用類型移到值類型叫做拆箱。
圖 8 裝箱和拆箱過程示意
如果你編譯上面的代碼，在相同的ILDASM中，你會看到在IL中的代碼是如何裝箱和拆箱的，如下圖所示。
圖 9 裝箱和拆箱
裝箱和拆箱的性能影響
為了查看性能的影響，我們將下面兩個函數(shù)運(yùn)行了1000次，如下圖所示，左邊的函數(shù)有裝箱拆箱操作，右邊的函數(shù)沒有，我們使用了一個秒表對象監(jiān)控所花的時間。
圖 10 有裝箱拆箱和無裝箱拆箱執(zhí)行時間對比
從上圖我們看到，有裝修拆箱需要花3542毫秒，無裝修拆箱只需2477毫秒，因此對性能的影響還是蠻大的。
現(xiàn)在你對這兩個重要的.Net概念是否都理解了呢？
原文名：6 important .NET concepts: - Stack, heap, Value types, reference types, boxing and Unboxing.
【編輯推薦】
