1．CLR的垃圾回收机制

在.NET中提到对象的生命周期，我们会不由自主地想到CLR的垃圾回收。在运行一个.NET程序过程中，我们通过某种方式，比如通过new操作符，通过反序列化，通过反射机制，创建一个对象，CLR在为这个对象在托管堆中开辟一块内存空间。随着程序的运行，创建的对象越来越多，托管堆中的可用的内存越来越少，必须有一种机制来判断被分配在托管堆中的对象那些已经不被使用，以及进行对这些对象占用的内存进行回收。这种机制被称为CLR自动内存管理，也就是我们常说的垃圾回收。为了说清楚远程对象的生命周期管理，我们 得首先了解本地对象的生命周期。

首先我们来说说CLR如何判断分配在托管堆中的对象那些是可以被垃圾回收的。我想我们应该可以想象得到，在程序运行的某个时刻，以下一些对象是会在后续的运行中会时候使用到的：一个类的静态字段，一个全局变量，调用方法堆栈中存储的方法参数和创建的局部变量，CPU 寄存器。我们一般把这些对象称为根（root）,所有的根和被它直接引用或间接引用的对象，我们都认为是不应该被回收的。在CLR的内部维持着一个特殊的数据结构，这个表的每个条目对应一个跟，当CLR加载的时候，该表被创建。随着程序的不断运行，新的根会被加进来，已经不是跟的会被删除掉，所用这个表可以看作根的实时的反应。当垃圾回收器进行工作的时候（一般是第0代对象所对应的托管堆充满的时候，当然你也可以手动地调用GC.Collect方法启动垃圾回收。），它首先在托管堆上扫描，如果发现该的内存快所对应的对象是一个根，它会在该对象同步快索引（synchronous block index）字段做一个特殊的标记，表明它当前还不可以被垃圾回收，接着他会一递归的方式标记所有 被它直接或者间接引用的对象。所以当扫描完毕之后，那些被标记的对象就是在当前不可以被当成垃圾回收的对象，这些对象一般称为可达对象（reachable object，因为可以通过根来找到），反之，除此以外的对象则就是垃圾对象了。

标记可达对象只是垃圾回收的第一步，第二步才是对这些未被标记的垃圾对象进行回收。在开始之前我们必须能够分别两种不同的对象，一种称为可终结（Finalizable）对象和非可终结对象。我们知道，在很多情况下，我们的对象会引用一些非托管的资源，比如一个文件的句柄，一个数据库连结，或者一个Socket连结等等。在我们回收这些对象的时候，如果没有这些非托管的资源进行相应的终结操作的话，很有可能造成内存的泄漏。在.NET中，我们通常把这些终结操作写在一个特殊的方法中，叫做Finalize。在C#中我们一般定于在~ClassName（）的形式，并且沿用C++ 的说法，称它为析构函数（我不推荐这么称呼，Finalize方法和C++的析构函数是不同的）。如果你有兴趣查看C#编译之后生成的IL代码，你会发现定义成~ClassName（）的方法的名称就是Finalize。我们把相应的类定义了Finalize方法的对象叫做可终结的对象。说到可终结对象，这里我们又需要引入一个新的垃圾回收器维护的数据结构，这是的链表，用于保存未被回收的可终结对象，一般称为终结链表。

接下来我们看看垃圾回收器如何进行垃圾回收的。垃圾回收器开始再一次扫描托管堆，对于在第一步作了标记的对象，不予理睬。对于未作标记的对象，首先判断是否是可终结对象（看看在终结链表中是否有相应的对象），如果不是，直接回收掉。否则垃圾回收器还要先判断是否已经进行了终结操作，如果没有则会把它从终结链表中移除，把对象放入另一个称为终结可达对列（freachable queue——f代表finalizable,注意这里又引进了一个新的数据结构）。如果已经进行了终结操作，则直接进行回收就好了。

对于放入终结可达对列对象，我们必须在对它进行垃圾回收之前收前进行终结操作。从广义来讲终结可达对列中的对象也是一个根，所以被放入终结可达对列中的对象是不应该被垃圾回收的，由于终结操用涉及到线程同步的问题，所有的终结操作都在一个具有较高优先级的线程上进行。这个线程在终结可达对列为空的时候处于休眠的状态，一旦垃圾回收器把一个可终结对象放入这个终结可达对列的时候，这个特殊的线程立即被唤醒，调用该对象的Finalize方法并把它从终结可达对列中移除。等再一次进行回收的时候，对于这些经过终结操作对象已经成为垃圾对象——不会有任何的根，包括终结可达对列引用它，这个时候垃圾回收器可以对它进行回收了。

从垃圾的整个过程来看，如果我们重写了Finalize方法使之成为一个可终结类型，这种对象实际上要经过两次垃圾回收才会被真正地回收调——其中一次放入终结可达对列，另一次才真正被回收调。所以，我们在定义某个类型的时候，如果没有必要重写Finalize方法就千万不要重写它，不然会加重内存的压力，降低应用的性能。

2．基于租约（Lease）的生命周期管理机制

在前面我们简单地讲述了CLR垃圾回收机制。按照这种机制，如果我们要阻止一个对象被垃圾回收，我们必须让它被某个根直接或间接引用，而这个引用它的对象一般应该和该对象处于同一个Application Domain之中。所以这种机制不适合我们分布式环境。在一个分布式应用来说，服务器段对象通过Marshaling从Sever端的Application Domain传到Client所在的Application Domain。无论采用哪种Marshal方式，By Value 或者By Reference，Marshal本身是不会为远程对象在Server端的Application Domain创建一个引用的。如果这样的话，对于垃圾回收器来说，远程对象便成了一个垃圾对象，在进行垃圾回收的时候，必然会被回收掉。如果Client端调用一个已经被回收的远程对象，对于Client Activated Object，会抛出异常，如果对于Singleton模式的Server Activated Object，Remoting Framework会重新创建一个新的对象，原有的状态将不复存在。所以我们必须有一种机制来控制远程对象的生命周期。这就是我们现在讲的基于租约（Lease）的生命周期管理。

在正式讲述之前，我首先我讲一个现实生活中的一个困难不是很恰当的例子，一个租房的例子。

去年9月份，我从苏州来到上海，通过中介租了一间房子，很巧的是这个中介就是我的房东，并且我是和房东合租的。当时觉得不是太满意，所以签合同的时候只签了半年。在租期还没有到期的时候，我有权向房东提出续租，租期可以使半年，也可以使一年。如果到期了，我没有提出续租，房东肯定会主动和我联系，询问我时候有续租的打算，如果我提出续租，考虑到我们房东和和睦相处的关系，我们可以在不需要签订新的合同的情况下让我续租。否则我走人，我的房间被转租出去。如果房东在找我的时候，可能我出差了，手机又换号了，联系不到我，这时候，他肯定会打联系我的女朋友，他们也很熟，如果我的女朋友说要续租，房东便会在没有获得我答复的情况下，给我续租。但是现在租期已经到期了，我也没有提出续租，房东也没有叫我续租，但是我还是每个月给他交房东，虽然合同已经在法律的意义上失效了，但是我和清楚，我交了下个月的房租，我的房间到下个月底使用权归我。这就是我租房的故事（呵呵）。大家注意这样故事中的几个实体，合同，房东兼中介，房间，我（合同上的承租者），我女朋友。

现在我们再来讲Remoting关于Lease的对象生命周期的管理机制。当远程对象被激活和Marshal的时候，处于Server端Application Domain的Lease Manager会为该远程对象创建一个Lease。就相当于中介和我签了一份租房合同，中介相当于Lease Manager，我（承租者）相当于客户端，而房间就是这个远程对象，Lease则代表我们签订的租房合同。就像合同会写明租期一样，Lease也会有一个初始的时间（InitialLeaseTime）代表远程对象的初始生命周期。就像我可以在租期到期之前可以自动提出延长租期一样，Client可以通过这个Lease来延长对应远程对象的生命周期。不过和租房的例子不同的是，Server端也可以具有相同的权利。

就像我可以通过交房租来延长一个月的租期一样，远程对象可以通过来自Client端的调用来延长这个Lease，这个时间由属性RenewOnCallTime来表示。不过有一点值得注意的是，就像我在租期到了的那个月之前交房租这个行为不会延长租期（始终是6个月），只有我在第6个月月底交房租才会把实际的租期延长到7月个。在Remoting中，只有在RenewOnCallTime大于Lease剩下的时间的时候，这个RenewOnCallTime才会起作用。

就像我可以让房东在我不在的时候，找我的女朋友来代表我一样，在Remoting中，Client可注册一个Sponsor，这个Sponsor有权代表Client延长租房期限，当然Client有权利取消这个注册的Sponsor，就像有一天我和女朋友分手了，她就没有这样的权利了。随着时间的推移，当Lease的过期了，Lease Manager会首先通过远程调用（可以把这种情况看成一种Callback），从Client获得Client为相应远程对象注册的Sponsor，找到了之后，通过这个Sponsor设置的时间来延长远程对象的生命周期。但是，我们已经说了，Lease Manager获得Sponsor是一种远程调用，可能他们处在不同的Application Domain，不同的Process，不同的Machine，甚至处于Internet的两端。这个调用是否成功和调用的时间是不确定的，所以这里必须给定一个特定的时间来规定，在某一段限定的时段内，如果不能获得相应的Sponsor则认为该Sponsor不可得。否则始终这个调用下去也不是个事儿。就像房东在房租到期一个月之内还找不到我和我女朋友，关系再好也必须把房间转租出去了。对于Lease来说，这个时间通过SponsorshopTimeout属性表示。

这里还有一个重要的时间，那就是Lease Manager每个多少时间扫描Lease——LeaseManagerPollTime。

上面的所有的时间都是可以定制的，我们现在看看，如何定制这些时间。

1． 通过编程的方式：通过设置System.Runtime.Remoting.Lifetime. LifetimeServices静态属性。

LifetimeServices.LeaseManagerPollTime = TimeSpan.FromMinutes(2);
LifetimeServices.LeaseTime = TimeSpan.FromMinutes(2);
LifetimeServices.RenewOnCallTime = TimeSpan.FromMinutes(2);
LifetimeServices.SponsorshipTimeout = TimeSpan.FromMinutes(2);

2． 通过Configuration的方式

<lifetime  leaseTime="7M"  sponsorshipTimeout="7M"  renewOnCallTime="7M" 
leaseManagerPollTime="7S" />

3． 定制单个MarshalByRefObject 对象的Lease 时间：Override 继承自MarshalByRefObject 的InitializeLifetimeService方法。

public override object InitializeLifetimeService()
        {
            ILease lease = (ILease)base.InitializeLifetimeService();
            if (lease.CurrentState == LeaseState.Initial)
            {
                lease.InitialLeaseTime = TimeSpan.FromSeconds(1);
                lease.RenewOnCallTime = TimeSpan.FromSeconds(1);
                lease.SponsorshipTimeout = TimeSpan.FromSeconds(1);
            }
            return lease;           
        }

通过上面的讲述，我的应该对Remoting对象生命基于Lease和Sponsorship的生命周期的管理有一个感性的认识。实际上Sponsorship远非这么简单，对Sponsorship的深入探讨，有兴趣话可以关注：[原创]我所理解的Remoting (2) ：远程对象的生命周期管理-Part II .



Reference：Jeffery Richiter 《CLR via C#》

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