如何优化使用UserControl避免界面卡顿问题

写在前面：
在软件开发过程中，面对复杂的界面需求时，使用UserControl将不同模块的界面设计单独封装是一个不错的选择。这种做法能够应对客户频繁的需求更改，动态加载预先设计好的特定模块的UserControl，避免用代码对界面进行复杂的控制。虽然在设计之初费力，但后续维护起来相对方便。

背景介绍：
最近在开发新工具时，为了灵活的进行数据初始化，我设计了不同的布局并单独封装为UserControl，放置在PanelControl中作为数据展示。为了实现数据的动态加载，我给每个UserControl都订阅了主程序的通知事件。通过委托回调的方式，主程序中调用委托，子控件中自动执行具体的初始化方法。

//定义一个带有一个参数的无返回值的委托
delegate void DelegateUpdateUserControl(DeviceConfig item);
//声明委托对象
private DelegateUpdateUserControl UpdateUserControl;

大事件发生：
在测试过程中，数据的动态加载以及UserControl的切换展示没有问题。但随着切换次数的增加，界面变得越来越卡顿。
我开始怀疑UserControl对象仍在被主程序引用，系统无法进行GC.Collect()，对象没有被回收。为了验证这一点，我在UserControl中的订阅方法里增加一行Console.WriteLine方法进行测试。

测试：
理想情况下，每切换一次UserControl，会调用一次委托，让UserControl绑定的委托方法输出一条信息。测试却发现，第一次会输出1条、第二次输出2条、第三次输出3条...除了第一次调用委托方法，后面每次调用都有不止一个对象在响应且数量依次增加，看来确实是每次的UserControl都没有被成功回收。
结合.NET的垃圾回收机制，断定UserControl对象还在被主程序引用，导致没有被成功释放，可能是没有解除委托与方法的绑定造成的。

优化解决方案：
我对代码进行了优化，修改了UserControl的切换方式，并主动解除委托绑定，及时让GC回收资源。

//在切换控件时，先清空原先的旧UserControl
//清空PanelControl所有控件，通常情况下只存在一个控件
PanelControlContainer.Controls.Clear();

改为：

if (PanelControlContainer.Controls.Count > 0)
{
    //获取到UserControl(PanelControlContainer)对象
    UControlProperty control =(UControlProperty)PanelControlContainer.Controls[0];
    //取消事件挂载，解除委托绑定
    UpdateUserControl -= control.UpdateControls;
    //从PanelControl中移除旧UserControl
    PanelControlContainer.Controls.Remove(control);
    //主动释放资源
    control.Dispose();
}

以上步骤主要是取消事件挂载，解除主程序与UserControl对象之间的引用关系，及时让GC回收资源。

结果：
经最后测试，调用委托后，只会有当前最新的UserControl对象响应，界面切换时卡顿的现象消失。

扩展——.NET垃圾回收机制：
遇到这种情况，我们必须对.NET的垃圾回收机制有一定了解。在C#中，当我们创建一个对象时，它的引用会被存储在栈（Stack）中，而对象的实际数据会被存储在堆（Heap）中。这是.NET运行时自动进行的内存管理，称为垃圾回收（Garbage Collection, GC）。

• 每个对象都有两个开销字段：类型对象指针和同步块索引，在64位应用程序中各占8个字节。
• 所有引用类型的变量都称为根对象，这些根对象是垃圾回收的起点，包括局部变量、全局变量、静态字段等。
• CLR开始回收时会暂停所有线程，防止线程在CLR检查期间访问对象并更改其状态。
• 然后CLR进入GC的标记阶段，CLR遍历堆中的所有对象，将同步索引块中的一位设为0。
• 然后CLR检查所有活动根，任何根引用了堆上的对象，CLR都会标记那个对象，将同步索引块中的位设为1。
• 一个对象被标记后，CLR会检查那个对象的根，标记他们引用的对象，如果对象已经被标记，就不重新检查对象的字段，避免引起死循环。
• 检查结束后，已标记的对象至少有一个根在引用，我们说这种对象是可达的，不能被垃圾回收。
• GC删除未被标记的对象，把被标记的对象挪到一块连续的空间，进行压缩，避免空间碎片化的问题。
• 作为压缩的一个步骤，CLR还要从每个根减去所引用对象在内存中的偏移字节数，保证每个根引用的是之前的对象。
• 最后恢复执行之前被暂停的线程。

总结：
给对象事件绑定委托后，释放对象前，要主动解除委托绑定，避免出现资源无法释放的问题。