[Book] Effective C# - CHAPTER 2 .NET 리소스 관리

아이템 11. .NET 리소스 관리에 대한 이해

.NET 환경에서는 특별히 메모리 관리와 가비지 수집기의 동작 방식을 이해하는 것이 중요하다. 가비지 수집기(Garbage Collector)는 관리되는 메모리를 관장하며 네이티브 환경과는 다르게 메모리 누수, 댕글링 포인터, 초기화되지 않은 포인터, 여타의 메모리 관리 문제를 개발자들이 직접 다루지 않도록 자동화해준다.

• 데이터베이스 연결, COM 객체, 시스템 객체 등과 같은 비관리 리소스는 여전히 개발자가 관리해야 한다.
• 순환 참조의 문제나 복잡한 연관 관계의 문제도 관리 환경에서는 비교적 쉽게 구현할 수 있다.

 

가비지 수집기의 동작 방식

 

마크/콤팩트 알고리즘

 

마크/콤팩트 알고리즘은 여러 객체 사이의 연관 관계를 효율적으로 파악하여 더 이상 사용되지 않는 객체를 자동으로 제거한다. 개별 객체가 스스로 자신의 참조 여부나 횟수 등을 관리하지 않도록 하고 최상위 객체로부터 개별 객체까지의 도달 가능 여부를 확인할 수 있다.

1. 응용 프로그램 내에 최상위 객체로부터 참조 트리를 구성한다.
2. 도달 가능한 객체를 살아 있는 객체로 판단하고 도달 불가능한 객체를 가비지로 간주하여 제거한다.
   • 가비지 수집기는 가비지 수집 과정을 최적화하기 위해 세대라는 개념을 사용한다. 가비지 수집 후 생성된 객체를 0세대 객체라 하고 또 한 번의 가비지 수집 후 살아남은 객체를 1세대 객체라 부른다. 만약 두 번 이상 살아남은 객체가 있다면 이 객체는 2세대 객체라 부른다.
   • 가비지 수집이 시작되면 0세대 객체에 대해서만 수행되고 1세대는 10번에 1번, 2세대는 100번에 1번 꼴로 수행된다.
3. 사용 중인 객체들을 한쪽으로 옮겨서 조각난 가용 메모리를 단일의 큰 메모리 공간으로 만드는 콤팩트 작업을 수행한다.

 

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아이템 12. 할당 구문보다 멤버 초기화 구문이 좋다.

컴파일러는 모든 생성자의 시작 부분에 멤버 초기화 구문을 포함하기 때문에 생성자의 본문에 별도로 멤버 변수를 초기화할 필요가 없다.

• 새로운 생성자를 추가하더라도 멤버 초기화 구문은 항상 포함된다.
• 생성자 호출 전에 멤버 초기화가 이루어진다.

public class MyClass
{
	private List<string> labels = new List<string>();	// 선언과 동시에 초기화
}

 

멤버 초기화 구문도 항상 써도 되는 것은 아니다.

• 객체를 0이나 null로 초기화: 기본 시스템 초기화 루틴은 코드를 실행하기 전에 이미 모든 값을 0으로 설정한다.
• 생성자마다 객체 생성 방법이 다를 경우
• 예외 처리가 반드시 필요한 경우

 

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아이템 13. 정적 클래스 멤버를 올바르게 초기화하라.

정적 멤버 변수를 포함하는 타입이 있다면 인스턴스를 생성하기 전에 반드시 초기화해야 한다. C#에서는 정적 멤버 초기화와 정적 생성자라는 두 가지 기능을 제공하는데, 인스턴스 생성자나 전용의 private 메서드 혹은 다른 관용구를 사용해서는 안된다.

 

public class MySingleton
{
	private static readonly MySingleton theOneAndOnly = new MySingleton();	// 정적 멤버 초기화
	public static MySingleton TheOnly { get { return theOneAndOnly; }}
	private MySingleton() {}	// 인스턴스 생성자
}

public class MySingleton2
{
	private static readonly MySingleton2 theOneAndOnly;
	static MySingleton2() { theOneAndOnly = new MySingleton2(); }	// 정적 생성자
	public static MySingleton2 TheOnly { get { return theOneAndOnly; }}
	private MySingleton2() {}	// 인스턴스 생성자
}

 

정적 생성자는 타입 내에 정의된 모든 메서드, 변수, 속성에 최초로 접근하기 전에 자동으로 호출되는 메서드이다.

• 모든 타입은 하나의 정적 생성자만 가질 수 있으며 어떠한 인자도 넘길 수 없다.
• 정적 변수 초기화, 싱글톤 패턴 등 여러 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.
• 정적 멤버 초기화 구문은 정적 생성자보다 먼저 호출된다.

 

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아이템 14. 초기화 코드가 중복되는 것을 최소화하라

여러 개의 생성자를 기본값을 가진 매개변수를 취하는 생성자 하나로 대체할 수 있다.

• 변수에 대한 중복 초기화 코드를 제거해주고 베이스 클래스의 생성자가 반복적으로 호출되는 것을 막는다.
• 클래스의 멤버 변수를 추가하더라도 다양한 조합의 생성자를 만들지 않아도 된다.
• 매개변수 기본값으로는 컴파일 타임 상수만 지정할 수 있기 때문에 string.Enpty와 같은 정적 속성은 사용할 수 없다. 코드의 결합도가 높아져 매개변수의 이름을 변경하면 다시 컴파일을 해야 한다.

 

public class MyClass
{
    private List<Data> coll;    // 데이터 컬렉션
    private string name;    // 인스턴스 변수

    public MyClass() : this(0, string.Empty) { }; // new() 제약 조건을 만족시키기 위한 생성자

    public MyClass(int initCount = 0, string name = "") { ... }; // 기본 매개변수를 이용한 생성자
    // 매개변수를 지정하지 않거나, 하나 혹은 둘 모두에 임의의 값을 지정할 수 있다.
    // 만약 이 기능이 없다면 4개의 생성자를 만들어야 한다.
}

 

생성자 체인 기법이란 임의의 생성자가 동일 클래스 내에 정의된 다른 생성자를 호출하는 방식을 말한다.

• 마지막으로 호출되는 생성자에만 베이스 클래스의 생성자와 인스턴스 변수 초기화 코드가 포함된다.
• readonly로 선언된 읽기 전용 상수를 생성자 초기화 구문에서 초기화할 수 있다.

 

특정 타입으로 첫 번째 인스턴스를 생성할 때 수행되는 과정

1. 정적 변수의 저장공간을 0으로 초기화
2. 정적 변수에 대한 초기화 구문 수행
3. 베이스 클래스의 정적 생성자 수행
4. 정적 생성자 수행
5. 인스턴스 변수의 저장 공간을 0으로 초기화: 동일 타입으로 인스턴스 추가 생성 시 이 단계부터 수행
6. 인스턴스 변수에 대한 초기화 구문 수행
7. 적절한 베이스 클래스의 인스턴스 생성자 수행
8. 인스턴스 생성자 수행

 

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아이템 15. 불필요한 객체를 만들지 말라

가비지 수집기가 메모리를 훌륭히 관리하긴 하지만 과도하게 동작하지 않도록 주의해야 한다.

• 모든 참조 타입의 객체는 지역 변수라 하더라도 동적으로 메모리를 할당한다.
• 자주 호출되는 메서드 내 참조 타입의 객체는 매번 생성되지 않도록 멤버 변수로 변경한다.
• 자주 사용되는 참조 타입의 인스턴스를 정적 멤버 변수로 선언하고 종속성 삽입을 활용하여 생성했다가 재활용한다.

private static Brush blackBrush;

public static Brush Black
{
    get
    {
        if (blackBrush == null) // 종속성 삽입
            blackBrush = new SolidBrush(Color.Black);
        return blackBrush;
    }
}

• 변경 불가능한 타입을 작성하는 경우 이에 대응하는 변경 가능한 빌더 클래스를 같이 작성한다. ex) StringBuilder

 

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아이템 16. 생성자 내에서는 절대로 가상 함수를 호출하지 말라

객체가 완전히 생성되기 이전에 가상 함수를 호출하면 이상 동작을 일으킨다. 어떤 타입이든 생성자가 수행을 완료할 때까지는 객체가 완전히 생성되었다고 할 수 없다.

 

class B
{
    protected B() { VFun(); }

    protected virtual void VFun() { Console.WriteLine("B"); }   // 가상 함수
}

class A : B
{
    private readonly string msg = "init";

    public A(string msg) { this.msg = msg; }

    protected override void VFun() { Console.WriteLine(msg); }

    public static void Main()
    {
        // 베이스 클래스의 생성자는 가상 함수를 호출하고 있고 이 가상 함수는 파생 클래스에서 재정의 하고 있다.
        // 런타임에는 객체 타입이 A이기 때문에 파생 클래스의 가상 함수가 호출된다.
        var a = new A("main");
    }
}

// 가장 먼저 출력되는 것은 "init"
// 아직 파생 클래스의 생성자가 호출되지 않았다.

 

객체를 생성하는 동안 가상 함수를 호출하면 일관성 문제가 발생할 수 있다.