堆栈，堆，值类型，引用类型，装箱和拆箱
当你声明一个变量时内存中都发生了什么？
当你在一个.Net应用程序中声明一个变量时，首先要分配一些内存快到RAM，它包括三样东西，第一个是变量名，第二个是变量的数据类型，最后一个是变量的值。
这只是一个很简单的解释，根据变量的数据类型不同，有两种内存分配类型：堆栈内存和堆内存。
图 2 声明变量后的内存结构
堆栈（stack）和堆（heap）
为了帮助理解堆栈和堆，让我们了解下面的代码内部究竟发生了什么。
- public void Method1()
- {
- // Line 1
- int i=4;
- // Line 2
- int y=2;
- //Line 3
- class1 cls1 = new class1();
- }
这个方法内部只有三行代码，下面我就逐行解释内部发生了什么事情。
第一行：执行该行时，编译器分配一小块叫做堆栈的内存，堆栈负责保持跟踪应用程序运行需要的内存。
第二行：现在执行移动到下一步，正如堆栈的名称所暗示的那样，这个内存分配时叠放在前一个内存分配顶部的，你可以将堆栈理解为一系列隔间或盒子的逐层堆积。
内存分配和解除分配使用LIFO（Last in first out，后进先出）逻辑，换句话说就是内存是在内存的末尾（如堆栈的顶部）分配和解除分配的。
第三行：在第三行我们创建了一个对象，执行该行时，它在堆栈上创建一个指针，真实的对象是存储一个不同类型的内存分配（叫做堆）中，堆不会跟踪运行的内存，它只是对象的堆积，堆用于动态内存分配。
退出方法（有趣）：执行完最后一行代码后就该退出这个方法了，当它传递结束控制时，它就会清除分配到堆栈上的所有内存变量，换句话说就是所有与int数据类型关联的变量按照LIFO方式从堆栈中解除分配。
但不会解除堆内存分配，这部分内存要通过GARBAGE COLLECTOR（垃圾回收器）解除分配。
图 3 三行代码对应的内存内部操作
很多人现在可能要问为什么要设置两种内存分配形式呢？难道就不能用一种内存分配形式完成内存分配吗？
如果你仔细观察上图，你就会知道int变量是分配在堆栈上的，因为编译器已经知道它们可以存储多少数据（-2,147,483,648到2,147,483,647），涉及到对象时，编译器不知道需要多少内部空间，因此在堆上分配相同大小的空间。
换句话说就是，如果不知道数据大小或是动态变化的，就需要分配到堆上，如果数据大小是确定的，就分配到堆栈上。
图 4 知道变量大小时分配到堆栈上，不知道变量大小时分配到堆上
值类型和引用类型
值类型指的是在相同的位置同时容纳数据和内存的类型，而引用类型是借助一个指针指向内存位置。下面是一个简单的命名为i的整数数据类型，其值是由另一个命名为j的整数数据类型赋予的，这两个内存值都是基于堆栈分配的。
当我们将一个int值赋给另一个int值时，它创建一个完全不同的拷贝，换句话说就是，你修改其中一个值不会引起另一个值也发生变化，这种数据类型就叫做值类型。
图 5 值类型：一个值的变化不会引起另一个值变化
当我们将一个对象赋值给另一个对象时，它们指向相同的内存位置，如下图所示，当我们将obj赋值给obj1时，它们指向的内存位置是一样的。换句话说就是，如果我们修改了其中一个对象，另一个对象也会受到影响，这种类型就叫做引用类型。
图 6 引用类型：一个对象的变化会引起另一个对象的变化
哪一个数据类型是值类型和引用类型呢？
在.Net中，根据数据类型不同，变量可能是基于堆栈分配的，也可能是基于堆分配的，String和Objects是引用类型，其它.Net数据类型是基于堆栈分配的，下图更详细地进行了解释。
图 7 引用类型和值类型对应.Net中的数据类型
- 本文将解释.Net中的六个重要概念，它们分别是堆栈，堆，值类型，引用类型，装箱和拆箱。首先解释当你声明一个变量时在内存中会发生什么，接着介绍两个重要的概念堆栈和堆，然后介绍值类型和引用类型，文章最后用例子介绍了装箱和拆箱对性能的影响。
装箱（boxing）和拆箱（unboxing）
说了这么多，在实际编程时怎么使用它们呢？最大的问题是要弄清楚数据从堆栈移到堆的性能损失，反之亦然。
如下图所示，当我们将一个值类型移到引用类型时，数据也从堆栈移到堆中，当我们将引用类型移到值类型时，数据就从堆移到堆栈中。数据从堆栈移到堆，或是从堆移到堆栈，都会产生较大的性能损失。数据从值类型移到引用类型的过程叫做装箱，从引用类型移到值类型叫做拆箱。
图 8 装箱和拆箱过程示意
如果你编译上面的代码，在相同的ILDASM中，你会看到在IL中的代码是如何装箱和拆箱的，如下图所示。
图 9 装箱和拆箱
装箱和拆箱的性能影响
为了查看性能的影响，我们将下面两个函数运行了1000次，如下图所示，左边的函数有装箱拆箱操作，右边的函数没有，我们使用了一个秒表对象监控所花的时间。
图 10 有装箱拆箱和无装箱拆箱执行时间对比
从上图我们看到，有装修拆箱需要花3542毫秒，无装修拆箱只需2477毫秒，因此对性能的影响还是蛮大的。
现在你对这两个重要的.Net概念是否都理解了呢？
