如果你经常看开源项目的源码,你会发现很多Dispose方法中都有这么一句代码: GC.SuppressFinalize(this);
,看过一两次可能无所谓,看多了就来了兴趣,这篇就跟大家聊一聊。
一:背景
1. 在哪发现的
相信现在Mysql在.Net领域中铺的面越来越广了,C#对接MySql的MySql.Data类库的代码大家可以研究研究,几乎所有操作数据库的几大对象:MySqlConnection,MySqlCommand,MySqlDataReader以及内部的Driver都存在 GC.SuppressFinalize(this)
代码。
public sealed class MySqlConnection : DbConnection, ICloneable
{
public new void Dispose()
{
Dispose(disposing: true);
GC.SuppressFinalize(this);
}
}
public sealed class MySqlCommand : DbCommand, IDisposable, ICloneable
{
public new void Dispose()
{
Dispose(disposing: true);
GC.SuppressFinalize(this);
}
}
2. GC.SuppressFinalize 场景在哪里
先看一下官方对这个方法的解释,如下所示:
//
// Summary:
// Requests that the common language runtime not call the finalizer for the specified
// object.
//
// Parameters:
// obj:
// The object whose finalizer must not be executed.
//
// Exceptions:
// T:System.ArgumentNullException:
// obj is null.
[ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.Success)]
[SecuritySafeCritical]
public static void SuppressFinalize(object obj);
意思就是说: 请求 CLR 不要调用指定对象的终结器,如果你对终结器的前置基础知识不足,那这句话肯定不是很明白,既然都执行了Dispose,说明非托管资源都被释放了,怎么还压制CLR不要调用Finalize呢?删掉和不删掉这句代码有没有什么严重的后果,GC类的方法谁也不敢动哈。。。为了彻底讲清楚,有必要说一下Finalize整个原理。
二:资源管理
我们都知道C#是一门托管语言,它的好处就是不需要程序员去关心内存的分配和释放,由CLR统一管理,这样编程门槛大大降低,天下攘攘皆为利来,速成系的程序员就越来越多~
1. 对托管资源和非托管资源理解
<1> 托管资源
这个很好理解,你在C#中使用的值类型,引用类型都是统一受CLR分配和GC清理。
<2> 非托管资源
在实际业务开发中,我们的代码不可能不与外界资源打交道,比如说文件系统,外部网站,数据库等等,就拿写入文件的StreamWriter举例,如下代码:
public static void Main(string[] args)
{
StreamWriter sw = new StreamWriter("xxx.txt");
sw.WriteLine("....");
}
为什么能够写入文件?那是因为我们的代码是请求windows底层的Win32 Api帮忙写入的,这就有意思了,因为这个场景有第三者介入,sw是引用类型受CLR管理,win32 api属于外部资源和.Net一点关系都没有,如果你在用完sw之后没有调用close方法的话,当某个时候GC回收了托管堆上的sw后,这给被打开的win32 api文件句柄再也没有人可以释放了,资源就泄露了,如果没看懂,我画张图:
三:头疼的非托管资源解决方案
1. 使用析构函数
很多时候程序员就是在使用完类之后因为种种原因忘记了手动执行Close方法造成了资源泄露,那有没有一种机制可以在GC回收堆对象的时候回调我的一个自定义方法呢?如果能实现这样我就可以在自定义方法中做全局的控制。
其实这个自定义方法就是析构函数,接下来我把上面的 StreamWriter
改造下,将 Close()
方法放置在析构函数中,先看一下代码:
public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
MyStreamWriter sw = new MyStreamWriter("xxx.txt");
sw.WriteLine("....");
GC.Collect();
Console.ReadLine();
}
}
public class MyStreamWriter : StreamWriter
{
public MyStreamWriter(string filename) : base(filename) { }
~MyStreamWriter()
{
Console.WriteLine("嘿嘿,忘记调用Close方法了吧!我来帮你");
base.Dispose(false);
Console.WriteLine("非托管资源已经帮你释放啦,不要操心了哈");
}
}
--------- output -----------
嘿嘿,忘记调用Close方法了吧!我来帮你
非托管资源已经帮你释放啦,不要操心了哈
四:析构函数被执行的底层分析
让GC来通知我的回调方法这本身仔细想想,在垃圾回收时,CLR不是将所有线程都挂起了吗?怎么还有活动的线程,而且这个线程是来自哪里?线程池吗?好,先从理论跟和大家分析一下,析构函数在CLR层面称为Finalize方法,为了方便后面通过windbg去验证,这里统一都叫Finalize方法,提前告知。
1. 原理步骤
<1> CLR在启动时会构建一个“Finalize全局数组”和“待处理Finalize数组” ,所有定义Finalize方法的类,它的引用地址全部额外再灌到“Finalize全局数组”中。
<2> CLR启动一个专门的“Finalize线程”让其全权监视“待处理Finalize数组”。
<3> GC在开启清理前标记对象引用时,如发现某一个对象只有一个在Finalize数组中的引用,说明此对象是垃圾了,CLR将该对象地址转移到另外一个 “待处理Finalize” 数组中。
<4> 由于该对象还存在引用,所以GC放了一马,然后“Finalize线程”监视到了 “待处理Finalize数组” 新增的对象,取出该对象并执行该对象的Finalize方法。
<5> 由于是破坏性取出,此时该对象再无任何引用,下次GC启动时就会清理出去。
看文字有点绕,我画一张图帮大家理解下。
2. windbg验证
<1> 修改Main代码如下,抓一下dump文件看看 MyStreamWriter是否在Finalize全局数组中。
public static void Main(string[] args)
{
MyStreamWriter sw = new MyStreamWriter("xxx.txt");
sw.WriteLine("....");
Console.ReadLine();
}
``` C#
0:000> !FinalizeQueue
SyncBlocks to be cleaned up: 0
Free-Threaded Interfaces to be released: 0
MTA Interfaces to be released: 0
STA Interfaces to be released: 0
----------------------------------
generation 0 has 13 finalizable objects (0000018c2a9b7a80->0000018c2a9b7ae8)generation 1 has 0 finalizable objects (0000018c2a9b7a80->0000018c2a9b7a80)generation 2 has 0 finalizable objects (0000018c2a9b7a80->0000018c2a9b7a80)Ready for finalization 0 objects (0000018c2a9b7ae8->0000018c2a9b7ae8)Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization):
MT Count TotalSize Class Name00007ff8e7afb2a8 1 32 System.Runtime.InteropServices.NativeBuffer+EmptySafeHandle00007ff8e7a94078 1 32 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafePEFileHandle00007ff8e7a843b0 1 32 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeFileMappingHandle00007ff8e7a84320 1 32 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeViewOfFileHandle00007ff8e7b001b8 1 40 System.Runtime.InteropServices.SafeHeapHandleCache00007ff8e7ad6df0 1 40 System.Runtime.InteropServices.SafeHeapHandle00007ff8e7b133d0 2 64 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeRegistryHandle00007ff8e7a995d0 2 64 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeFileHandle00007ff8e7a93b48 1 64 System.Threading.ReaderWriterLock00007ff8e7b14d38 1 104 System.IO.FileStream00007ff889d45b18 1 112 ConsoleApp2.MyStreamWriterTotal 13 objects
很惊喜的看到 MyStreamWriter
就在其中,符合图中所示。
<2> 查看是否有专门的 “Finalize线程” ,可以通过 !threads
命令查看。
0:000> !threads
ThreadCount: 2
UnstartedThread: 0
BackgroundThread: 1
PendingThread: 0
DeadThread: 0
Hosted Runtime: no
Lock
ID OSID ThreadOBJ State GC Mode GC Alloc Context Domain Count Apt Exception
0 1 bf4 0000018c2a990f00 2a020 Preemptive 0000018C2C429168:0000018C2C429FD0 0000018c2a965220 1 MTA
6 2 44f4 0000018c2a9b9450 2b220 Preemptive 0000000000000000:0000000000000000 0000018c2a965220 0 MTA (Finalizer)
看到没,线程2标记了 MTA (Finalizer)
, 说明果然有执行Finalizer方法的专有线程。
<3> 由于水平有限,不知道怎么去看 “待处理Finalize数组”,所以只能验证等GC回收之后,看下 “Finalize全局数组”中是否还存在MyStreamWriter即可。
public static void Main(string[] args)
{
MyStreamWriter sw = new MyStreamWriter("xxx.txt");
sw.WriteLine("....");
GC.Collect();
Console.ReadLine();
}
------- output ---------
嘿嘿,忘记调用Close方法了吧! 我来帮你
非托管资源已经帮你释放啦,不要操心了哈
0:000> !FinalizeQueue
SyncBlocks to be cleaned up: 0
Free-Threaded Interfaces to be released: 0
MTA Interfaces to be released: 0
STA Interfaces to be released: 0
----------------------------------
generation 0 has 5 finalizable objects (0000021e8051a798->0000021e8051a7c0)generation 1 has 5 finalizable objects (0000021e8051a770->0000021e8051a798)generation 2 has 0 finalizable objects (0000021e8051a770->0000021e8051a770)Ready for finalization 0 objects (0000021e8051a7c0->0000021e8051a7c0)Statistics for all finalizable objects (including all objects ready for finalization):
MT Count TotalSize Class Name00007ff8e7afb2a8 1 32 System.Runtime.InteropServices.NativeBuffer+EmptySafeHandle00007ff8e7a94078 1 32 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafePEFileHandle00007ff8e7a843b0 1 32 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeFileMappingHandle00007ff8e7a84320 1 32 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeViewOfFileHandle00007ff8e7b001b8 1 40 System.Runtime.InteropServices.SafeHeapHandleCache00007ff8e7ad6df0 1 40 System.Runtime.InteropServices.SafeHeapHandle00007ff8e7a995d0 2 64 Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeFileHandle00007ff8e7a93b48 1 64 System.Threading.ReaderWriterLock00007ff8e7a96a10 1 96 System.Threading.ThreadTotal 10 objects
可以看到这时候 “全局数组” 没有引用了,再看一下托管堆是否还存在 MyStreamWriter以及线程栈中是否还有对象引用地址。
0:000> !dumpheap
Address MT Size
00007ff889d25b00 1 112 ConsoleApp2.MyStreamWriter
Total 423 objects
0:000> !clrstack -l
OS Thread Id: 0x1b00 (0)
Child SP IP Call Site
0000007ecdffe9e0 00007ff8e88c20cc System.IO.__ConsoleStream.ReadFileNative(Microsoft.Win32.SafeHandles.SafeFileHandle, Byte[], Int32, Int32, Boolean, Boolean, Int32 ByRef)
LOCALS:
<no data>
<no data>
<no data>
<no data>
<no data>
<no data>
0000007ecdffea70 00007ff8e88c1fd5 System.IO.__ConsoleStream.Read(Byte[], Int32, Int32)
LOCALS:
<no data>
<no data>
0000007ecdffead0 00007ff8e80770f4 System.IO.StreamReader.ReadBuffer()
LOCALS:
<no data>
<no data>
0000007ecdffeb20 00007ff8e8077593 System.IO.StreamReader.ReadLine()
LOCALS:
<no data>
<no data>
<no data>
<no data>
0000007ecdffeb80 00007ff8e8a68b0d System.IO.TextReader+SyncTextReader.ReadLine()
0000007ecdffebe0 00007ff8e8860d98 System.Console.ReadLine()
0000007ecdffec10 00007ff889e30959 ConsoleApp2.Program.Main(System.String[])
0000007ecdffeea8 00007ff8e9396c93 [GCFrame: 0000007ecdffeea8]
可以看到MyStreamWriter还是存在于托管堆,但是线程栈已再无它的引用地址,就这样告别了全世界,下次GC启动就要被彻底运走了。
五:回头再看 SuppressFinalize
如果你看懂了上面 Finalize
原理,再来看 SuppressFinalize
的解释:‘请求 CLR 不要调用指定对象的终结器’。
就是说当你手动调用Dispose或者Close方法释放了非托管资源后,通过此方法强制告诉CLR不要再触发我的析构函数了,否则再执行析构函数相当于又做了一次清理非托管资源的操作,造成未知风险。