關於C#記憶體管理那些事。
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使用Unity製作遊戲也好一陣子，
途中踩過不少坑都是對於Unity預設值與C#程式語言的設計上的不熟悉，
關於Unity預設值的部分，達哥在今年的TGDF上的簡報讓我獲益良多，大家都該去看看。
這次想探討的是關於C#程式語言的設計方面，
特別是相對於C/C++這些低階語言來說，C#/Java的記憶體分配像是一個巨大的黑盒子，
運作起來還蠻順利的，但是時不時就會像樂高一樣踩到腳(而且很痛)，
這篇就來記錄一下自己學到的東西，順便討論裝箱(Boxing)跟C#的記憶體運作吧！
一、C#的記憶體分配
由於看到文章的朋友，可能不一定對程式語言的一些處理非常孰悉，
所以在這邊先簡單整理關於C#記憶體分配的一些規則。
對C#來說，一個Class分成三種類型：
- Value Type 2. Reference Type 3. Pointer Type
其中第三項要開啟unsafe才能夠使用，而Unity的預設值是關閉的，所以可以先不理它。
前兩項Value Type跟Reference Type，在MSDN的官方說明上是這樣的：
Value types are either stack-allocated or allocated inline in a structure.
Reference types are heap-allocated
可以了解到，
對於Value Type來說，一般是存放在STACK段，做為區域變數使用。
對於Reference Type來說，一般是存放在HEAP段，由C#的Garbage Collection控管。
(當然這樣簡單的分類未必完全正確，因為他們其實存在一些實作細節的不同)
簡單來說：
Value Type就是一般常用的int, float, char, struct, enum這種簡單的資料型態，
他們在一般情況通常是區域變數，也就是用完就丟的，對記憶體的消耗也不會太大。
Reference Type就是利用class包裝起來的資料了，他們會被整包放到動態記憶體裡面，
如果不特別處理，就會持續占用記憶體，當相關的程式使用完這些變數，
C#就會利用Garbage Collection的方法，回收這些用不到的記憶體，
在Collect的當下會消耗較多CPU資源，甚至在手機上有可能會導致掉幀的情況，
所以我們一般會希望迴避這種動態記憶體的分配能夠有所節制，
也是前幾篇文章所提到的物件池存在的一部份原因。
二、萬惡的Boxing跟Unboxing
介紹完兩種C#的記憶體分配方式之後，再回頭討論標題的Boxing究竟是什麼意思吧。
在寫遊戲程式的時候，常常會遇到一種狀況：
「需要把現在的數值記錄下來，做為某種用途」
這種情況，我們常常會宣告一個class，像是下面這種存檔用的資訊：
在使用上，我們通常會寫成：
這種形式，此時原本存在區域變數的level跟health，就需要複製一份到動態變數區，
並且包裝成SaveFile的形式一直存在於動態變數區，直到它被使用完畢，被GC給回收去。
這樣從區域變數(Value Type)被打包到動態變數區段(HEAP段)，就被稱為Boxing(裝箱)。
反過來從動態變數區段擷取成區域變數(Value Type)就被稱為Unboxing(拆箱)。
三、總結
其實Boxing跟Unboxing在寫程式的時候幾乎是難以完全避免的，
我們只要記得盡量少使用裝拆箱，以及在使用ArrayList, HashTable這種
一放進去就會被轉型成object type的自動裝箱結構時，要務必小心使用。
另外就是盡量在不忙碌的時候(打開UI選單、暫停遊戲、或讀取關卡時)，
手動呼叫System.GC.Collect()進行手動GC，勢必可以稍微減少GC回收對效能造成的影響囉！
參考資料：
https://docs.microsoft.com/zh-tw/dotnet/csharp/programming-guide/types/boxing-and-unboxing
https://docs.microsoft.com/zh-tw/dotnet/standard/garbage-collection/fundamentals
https://docs.microsoft.com/zh-tw/dotnet/api/system.valuetype?view=netframework-4.8
http://dev.yesky.com/msdn/359/3486359.shtml