C#如何快速释放内存的大数组详解

前言

本文告诉大家如何使用 Marshal 做出可以快速释放内存的大数组。最近在做 3D ，需要不断申请一段大内存数组，然后就释放他，但是 C# 对于大内存不是立刻释放，所以就存在一定的性能问题。在博客园看到了一位大神使用 Marshal 做出快速申请的大数组，于是我就学他的方法来弄一个。本文告诉大家这个类是如何使用。

在使用的时候，先来看下原来的 C# 的大数组性能。可以看到在不停gc，性能不好

static void Main(string[] args)
{
 for (int i = 0; i < 10000; i++)
 {
 Foo();
 }
 Console.ReadKey();
}

private static void Foo()
{
 var foo = new byte[1000000000];
}

介绍

在使用 Marshal 之前需要知道这是什么，其实 Marshal 就是一个提供 COM 互操作的方法。

使用

下面使用一个快速申请 int 数组来告诉大家如何使用。

是否还记得 C 的申请数组？其实下面的方法和 C 的相同

 int n = 100000;//长度
 IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(sizeof(int) * n);

这时就可以使用 buffer 作为数组

下面对他的第 k 个元素修改

 IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(sizeof(int) * n);
 int k = 2;

IntPtr t = buffer + k * sizeof(int);
 var p = Marshal.PtrToStructure<int>(t);
 Console.WriteLine("p " + p); //196713 这时的值是不确定

p = 2;
 Marshal.StructureToPtr(p,t,false);

p = Marshal.PtrToStructure<int>(t);
 Console.WriteLine("p " + p);//2

//遍历
 Console.WriteLine("遍历");
 for (int i = 0; i < 10; i++)
 {
 t = buffer + i * sizeof(int);
 Console.WriteLine(Marshal.PtrToStructure<int>(t));
 }

遍历：

            43909312
            44502144
            2
            0
            0
            24
            1357220181
            196712
            550912
            543686656

可以从上面的代码看到，主要使用的两个方法是 StructureToPtr 和 PtrToStructure ，而 StructureToPtr 就是从指定类型写到指针，希望大家还知道如何使用指针，PtrToStructure 就是从指针指向的地方开始读数据，读指定类型的数据。所以可以从 Marshal 把一个类型使用另一个类型来读取，但是一般需要读取的类型都需要是确定类型大小的，如 char 可以、string 不可以。

反过来，StructureToPtr 是对指定指针写入指定的类型，同样也是需要确定这个类型的大小，如可以写入 char 但是不可以写入 string。这就是对数组读写的方法。

那么遍历的时候什么输出一些诡异的值，实际上因为没有初始化，里面的值是不确定的。我觉得用这个做随机数也不错。

使用 Marshal 是比较安全，因为 ms 做了很多处理，但是也会让程序闪退，如下面的代码

private static void Foo()
{
 int n = 100000;//长度
 IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(sizeof(int) * n);

try
 {
 var t = buffer + (n * 10) * sizeof(int);
 var p = Marshal.PtrToStructure<int>(t);
 }
 catch (Exception e)
 {
 Console.WriteLine(e);
 }

Marshal.FreeHGlobal(buffer);
}

会出现异常 System.AccessViolationException，这个异常是无法 catch 的，所以使用的时候最好封装一下

“System.AccessViolationException”类型的未经处理的异常在 未知模块

尝试读取或写入受保护的内存。这通常指示其他内存已损坏

如果需要 catch 那么请在 app.config 添加下面的代码

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
<runtime>
<legacyCorruptedStateExceptionsPolicy enabled="true" />
</runtime>
</configuration>

然后在 Main 函数添加 HandleProcessCorruptedStateExceptions ，请看代码

[HandleProcessCorruptedStateExceptions]
static void Main(string[] args)
{
 AppDomain.CurrentDomain.UnhandledException += CurrentDomain_UnhandledException;

for (int i = 0; i < 100000; i++)
 {
 try
 {
  Foo();
 }
 catch (Exception e)
 {
  Console.WriteLine(e);

}
 }
 Console.WriteLine("完成");
 Console.ReadKey();
}

这时可以看到进入 UnhandledException ，但是无法接住，软件还是会崩溃

释放内存

那么如何释放内存？因为这个申请是没有经过管理的，如果没有手动释放，那么就出现内存泄露。

static void Main(string[] args)
{
 for (int i = 0; i < 10000; i++)
 {
 Foo();
 }
 Console.ReadKey();
}

private static void Foo()
{
 int n = 100000;//长度
 IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(sizeof(int) * n);

}

上面的代码很快就可以看到内存占用到2G，所以需要手动释放

 Marshal.FreeHGlobal(buffer);

原来的 byte 数组需要使用 1G 内存，而且速度很慢，而现在使用这个方法只需要 7M 内存，速度很快

所以在需要进行大数组申请的时候，需要不停释放，就可以使用这个方法。

如果想使用封装好的，请看下面的大神弄好的类

参见：C#+无unsafe的非托管大数组(large unmanaged array in c# without ‘unsafe' keyword)

实际使用

实际在哪些地方使用？实际上因为很多时候都是使用实例化池，但是实例化池在进入游戏的时候，可以让gc不会让程序暂停，但是会在游戏进入下一关的时候，无法快速清理数据。所以这时就可以使用 Marshal 做实例化池，瞬间就可以清空。

上面的方法暂时不告诉大家如何做，因为涉及到公司的使用。

总结

来源：https://blog.lindexi.com/post/C-快速释放内存的大数组.html