Сборка мусора

Одни из самых неприятных ошибок, которые портят жизнь программисту, это, безусловно, ошибки, связанные с управлением памятью. В таких языках, как C и C++, в которых управление памятью целиком возложено на программиста, львиная доля времени, затрачиваемого на отладку программы, приходится на борьбу с подобными ошибками.

Давайте перечислим типичные ошибки при управлении памятью (некоторые из них особенно усугубляются в том случае, если в программе существуют несколько указателей на один и тот же блок памяти):

Преждевременное освобождение памяти (premature free). Эта беда случается, если мы пытаемся использовать объект, память для которого была уже освобождена. Указатели на такие объекты называются висящими (dangling pointers), а обращение по этим указателям дает непредсказуемый результат.

Двойное освобождение (double free). Иногда бывает важно не перестараться и не освободить ненужный объект дважды.

3Утечки памяти (memory leaks). Когда мы постоянно выделяем новые блоки памяти, но забываем освобождать блоки, ставшие ненужными, память в конце концов заканчивается.

Фрагментация адресного пространства (external fragmentation). При интенсивном выделении и освобождении памяти может возникнуть ситуация, когда непрерывный блок памяти определенного размера не может быть выделен, хотя суммарный объем свободной памяти вполне достаточен. Это происходит, если используемые блоки памяти чередуются со свободными блоками и размер любого из свободных блоков меньше, чем нам нужно.

Проблема особенно критична в серверных приложениях, работающих в течение длительного времени.

В программах, работающих в среде .NET, все вышеперечисленные ошибки никогда не возникают, потому что эти программы используют реализованное в CLR автоматическое управление памятью, а именно – сборщик мусора.

Работа сборщика мусора заключается в освобождении памяти, занятой ненужными объектами. При этом сборщик мусора также умеет «двигать» объекты в памяти, тем самым устраняя фрагментацию адресного пространства.

Все эти чудеса, которые творит сборщик мусора, возможны исключительно благодаря тому, что во время выполнения программы известны типы всех используемых в ней объектов. Другими словами, данные, с которыми работает программа, находятся под полным контролем среды выполнения и называются, соответственно, управляемыми данными (managed data).

Тема 1.3 Элементы языка. Типы данных