.NET 臉笑維

承 Item 11，雖然有 GC 在背景負責回收記憶體，幾乎不需要開發者手動處理；但是在撰寫程式時，應該避免創建過多記憶體垃圾，降低 GC 介入的次數進而減少效能消耗。

1. 將可重覆使用的區域變數提升至類別成員。

考慮以下程式碼：

protected override void OnPaint( PaintEventArgs e )
{
    using ( var font = new Font( "Consolas", 12.0f ) )
    {
        e.Graphics.DrawString( DateTime.Now.ToString( ),
            font, Brushes.Black,
            new PointF( 0, 0 ) );
    }

    base.OnPaint( e );
}

我們可以注意到，font 這個區域變數不斷的創建以及釋放（Font 為類別）；而 OnPaint 這個方法很頻繁的被呼叫，造成 heap 中的記憶體垃圾不斷產生。導致 GC 介入的次數大增。
    
為了改善這個情況，可以將 font 提升至類別成員，使其可以重複使用。
    
修改後程式碼：

private Font _font = new Font( "Consolas", 12.0f );

protected override void OnPaint( PaintEventArgs e )
{
    e.Graphics.DrawString( DateTime.Now.ToString( ),
        _font, Brushes.Black,
        new PointF( 0, 0 ) );

    base.OnPaint( e );
}

此舉讓 _font 可以被重複使用；減少 GC 介入的次數，增加效率。

2. 利用靜態成員減少相同物件創建的次數。

承 1.，.NET framework 將 Brush 設計為讓整個應用程式可共用。

public static Brush Black
{
    [ResourceExposure( ResourceScope.Process )]
    [ResourceConsumption( ResourceScope.Process | ResourceScope.AppDomain,
    ResourceScope.Process | ResourceScope.AppDomain )]
    get
    {
        Brush black = ( Brush ) SafeNativeMethods.Gdip.ThreadData [ BlackKey ];
        if ( black == null )
        {
            black = new SolidBrush( Color.Black );
            SafeNativeMethods.Gdip.ThreadData [ BlackKey ] = black;
        }
        return black;
    }
}

這裡用了 Lazy initiation 的技巧，當應用程式欲取得指定顏色筆刷時；檢查字典內有無該物件，有則從字典取值後回傳、無則創建物件並加入字典後回傳。此舉減少了無用筆刷被創建的機會，進一步減少記憶體中無用的物件。

3. 使用 StringBuilder 串接複雜的字串。

考慮一般串接字串的方式。

string msg = "Hello, ";
msg += thisUser.Name;
msg += ". Today is ";
msg += System.DateTime.Now.ToString( );

此舉相當於（編譯會失敗，只是為了解釋如何運作）：
    
string msg = "Hello, ";
    
string tmp1 = new string( msg + thisUser.Name );
msg = tmp1; // "Hello, " is garbage.
    
string tmp2 = new string( msg + ". Today is " );
msg = tmp2; // "Hello, <user>" is garbage.
    
string tmp3 = new string( msg + System.DateTime.Now.ToString( ) );
msg = tmp3; // "Hello, <user>. Today is " is garbage. 
    
由於 string 為 immutable，每一次的字串串接都會產生新的字串；在這個例子中，原始字串與 tmp1, tmp2 都成為了記憶體垃圾。

string msg = $"Hello, {thisUser.Name}. Today is {System.DateTime.Now.ToString( )}";

為了減少串接字串的記憶體垃圾，使用 stringBuilder 重複利用字串。

StringBuilder msg= new StringBuilder( "Hello, " );
msg.Append( thisUser.Name );
msg.Append(". Today is " );
msg.Append( DateTime.Now.ToString( ) );
string finalMsg = msg.ToString( );