.NET垃圾回收器是否执行代码的预测分析？

Question

.NET垃圾回收器是否执行代码的预测分析？

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好的，我意识到这个问题可能看起来很奇怪，但我刚刚注意到了一些让我感到困惑的事情...看看这段代码：

static void TestGC()
{
        object o1 = new Object();
        object o2 = new Object();
        WeakReference w1 = new WeakReference(o1);
        WeakReference w2 = new WeakReference(o2);

        GC.Collect();

        Console.WriteLine("o1 is alive: {0}", w1.IsAlive);
        Console.WriteLine("o2 is alive: {0}", w2.IsAlive);
}

由于在垃圾收集发生时，o1和o2仍然在作用域内，我本应该期望以下输出：

o1 is alive: True
o2 is alive: True

但是相反的，这是我得到的结果：

o1 is alive: False
o2 is alive: False

注意：只有在编译Release模式并在调试器外运行代码时才会发生此情况。

我猜测GC检测到o1和o2在超出作用域之前不会再次使用，因此提前收集它们。为了验证这个假设，在TestGC方法的末尾添加了以下行：

string s = o2.ToString();

我得到了以下输出：

o1 is alive: False
o2 is alive: True

所以在这种情况下，o2 没有被回收。

有人可以解释一下发生了什么吗？这与JIT优化有关吗？到底发生了什么？

- Thomas Levesque

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无论答案如何，这都很酷。 - jdmichal

4个回答

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垃圾收集器从JIT编译器获取生命周期提示。因此，它知道在GC.Collect()调用时，没有可能的引用到局部变量，因此可以回收它们。请查看GC.KeepAlive()

当调试器附加时，JIT优化被禁用，并且生命周期提示被延长到方法的结尾。这使得调试变得更简单。

我写了一个关于这个问题更详细的答案，你可以在这里找到。

- Hans Passant

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这本质上是与Lasse相同的答案，但有一个明显的区别：你说生命周期提示由JIT提供，而Lasse说它在汇编中...我应该相信谁？;)。无论如何+1，因为它似乎足够接近真正的解释。 - Thomas Levesque

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他关于JIT提供这个信息是正确的。我会编辑我的回答。 - Lasse V. Karlsen

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我不是C#专家，但我认为这是因为在生产中，您的代码被优化了。

static void TestGC()
{
        WeakReference w1 = new WeakReference(new Object());
        WeakReference w2 = new WeakReference(new Object());

        GC.Collect();

        Console.WriteLine("o1 is alive: {0}", w1.IsAlive);
        Console.WriteLine("o2 is alive: {0}", w2.IsAlive);
}

没有o1，o2绑定剩余。

编辑：这是一个名为常量折叠的编译器优化。可以使用JIT或不使用JIT进行操作。

如果您有一种方法可以禁用JIT但保持发布优化，则会出现相同的行为。

人们应该注意以下说明：

注意：仅当代码以发布模式编译并在调试器外运行时才会发生此情况

这是关键。

PS：我还假设您了解WeakReference的含义。

- mathk

但是即使你把名称删除了，'w1'和'w2'仍然引用着某些东西。关键在于编译器可以证明弱引用对象将不再被使用时，它们就被回收了。 - Ben Voigt

请注意我说的话。我不是在谈论名称，而是在谈论绑定。你错了，w1和w2并没有被收集，但是w1和w2所指向的对象被收集了。如果w1和w2被收集了，w2.IsAlive会抛出一个NullPointerException，但事实并非如此。 - mathk

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有人能解释一下发生了什么吗？

你对虚拟机垃圾回收资源的心理模型过于简单化。特别是，你认为变量和作用域与垃圾回收有关是错误的。

这与JIT优化有关吗？

是的。

具体发生了什么？

JIT没有浪费时间保留不必要的引用，因此当跟踪收集器启动时，它无法找到引用，因此收集了对象。

请注意，其他答案已经说明JIT将此信息传达给GC，而事实上JIT实际上没有将这些引用传达给GC，因为这样做没有意义。

- J D

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Lasse V. Karlsen · Accepted Answer

垃圾收集器依赖于JIT编译器提供的信息，告诉它哪些代码地址范围内的变量和"things"仍在使用中。因此，在您的代码中，由于不再使用对象变量，GC可以自由地收集它们。WeakReference无法防止这种情况发生，实际上，这就是WR的全部意义，允许您保留对对象的引用，同时不会阻止其被收集。关于WeakReference对象的案例在MSDN上的一行描述中得到了很好的总结：“表示弱引用，它引用一个对象，同时仍然允许垃圾回收器回收该对象。” WeakReference对象不会被垃圾收集，因此您可以安全地使用它们，但是它们所引用的对象只剩下WR引用，因此可以自由收集。在通过调试器执行代码时，变量在作用域内人为地延长到其作用域结束，通常是它们声明的块的末尾（如方法），以便您可以在断点处检查它们。这里有一些微妙的事情需要发现。请考虑以下代码：

using System;

namespace ConsoleApplication20
{
    public class Test
    {
        public int Value;

        ~Test()
        {
            Console.Out.WriteLine("Test collected");
        }

        public void Execute()
        {
            Console.Out.WriteLine("The value of Value: " + Value);

            GC.Collect();
            GC.WaitForPendingFinalizers();
            GC.Collect();

            Console.Out.WriteLine("Leaving Test.Execute");
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Test t = new Test { Value = 15 };
            t.Execute();
        }
    }
}

在 Release 模式下，没有调试器附加时，输出如下：

Value 的值：15
已收集测试
离开 Test.Execute

原因是尽管您仍在执行与 Test 对象相关联的方法，但在要求 GC 执行其操作时，不需要任何 Test 实例引用（没有对 this 或 Value 的引用），也没有调用任何实例方法剩余可执行，所以对象可以安全地进行回收。

如果您不知道这一点，可能会产生一些严重的副作用。

请考虑以下类：

public class ClassThatHoldsUnmanagedResource : IDisposable
{
    private IntPtr _HandleToSomethingUnmanaged;

    public ClassThatHoldsUnmanagedResource()
    {
        _HandleToSomethingUnmanaged = (... open file, whatever);
    }

    ~ClassThatHoldsUnmanagedResource()
    {
        Dispose(false);
    }

    public void Dispose()
    {
        Dispose(true);
    }

    protected virtual void Dispose(bool disposing)
    {
        (release unmanaged resource here);
        ... rest of dispose
    }

    public void Test()
    {
        IntPtr local = _HandleToSomethingUnmanaged;

        // DANGER!

        ... access resource through local here
    }

在这一点上，如果Test在获取非托管句柄的副本后不使用任何实例数据，那会怎样呢？如果GC现在在我写下“DANGER”的地方运行，你看到这是怎么回事了吗？当GC运行时，它将执行finalizer，这将从仍在执行的Test中拔出对非托管资源的访问权限。

非托管资源通常通过IntPtr或类似方式访问，对于垃圾收集器来说是不透明的，并且在判断对象的生命周期时不考虑这些资源。

换句话说，我们在本地变量中保留句柄的引用对于GC来说毫无意义，它只会注意到没有实例引用剩余，因此认为对象是安全可收集的。

当然，这假设没有外部引用仍被认为是“活着”的对象。例如，如果上述类是从以下方法中使用的：

public void DoSomething()
{
    ClassThatHoldsUnmanagedResource = new ClassThatHoldsUnmanagedResource();
    ClassThatHoldsUnmanagedResource.Test();
}

那么你也会遇到完全相同的问题。

(当然，你可能不应该像这样使用它，因为它实现了IDisposable接口，你应该使用using块或手动调用Dispose方法。)

编写上述方法的正确方式是确保在我们仍需要对象时，GC不会将其收集：

public void Test()
{
    IntPtr local = _HandleToSomethingUnmanaged;

    ... access resource through local here

    GC.KeepAlive(this); // won't be collected before this has executed
}