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过早的给方法中 引用对象 设为 null 可被 GC提前回收吗？

SPEIKE 2022-05-13 阅读 40
.net3c5e.Net编程语言

经常在代码中看到有人将 ​​null​​ 赋值给引用类型，来达到让 GC 提前回收的目的，这样做真的有用吗？今天我们就来研究一下。

为了方便讲解，来一段测试代码，提前将 ​​test1=null​​​ ，然后调用 ​​GC.Collect()​​ 看看是否能提前回收。

平台采用: ​​.net5​​

public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ProcessRequest();
        }

        static void ProcessRequest()
        {
            var test1 = new Test() { a = 10 };
            Console.WriteLine($"query.a={test1.a}");

            var test2 = new Test() { a = 11 };
            Console.WriteLine($"query.a={test2.a}");

            //提前释放
            test1 = null;

            var test3 = new Test() { a = 12 };
            Console.WriteLine($"query.a={test3.a}");

            GC.Collect();
            Console.WriteLine("垃圾回收啦！");

            Console.ReadLine();
        }
    }

    public class Test
    {
        public int a;
    }

接下来我们从 ​​Debug​​​ 和 ​​Release​​ 两种模式下观察。

一：Debug 模式

要找到这个答案，我们用 windbg 附加一下，找到 ​​test1​​​ 然后用 ​​!gcroot​​ 查看下引用即可。

0:000> !clrstack -a
OS Thread Id: 0x4dd0 (0)
Child SP       IP Call Site
0057F2A4 79863539 System.Console.ReadLine() [/_/src/System.Console/src/System/Console.cs @ 463]
0057F2AC 04c405d1 ConsoleApp1.Program.ProcessRequest() [D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp1\Program.cs @ 37]
    LOCALS:
        0x0057F2D4 = 0x00000000
        0x0057F2D0 = 0x0283cd54
        0x0057F2CC = 0x0283cd90

0:000> !dumpheap -type Test
 Address       MT     Size
0283a7c0 04c39008       12     
0283cd54 04c39008       12     
0283cd90 04c39008       12     

0:000> !gcroot 0283a7c0
Thread 4dd0:
    0057F2AC 04C405D1 ConsoleApp1.Program.ProcessRequest() [D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp1\Program.cs @ 37]
        ebp+14: 0057f2c8
            ->  0283A7C0 ConsoleApp1.Test

Found 1 unique roots (run '!gcroot -all' to see all roots).

是不是很惊讶，test1 虽被赋 null，但并没有被 ​​GC.Collection​​​ 所回收，原因在于 test1 被栈中的 ​​ebp+14​​ 位置所持有？那这个位置是咋回事？ 我们反编译下代码看看，简化后如下：

0:000> !U 04C405D1
Normal JIT generated code
ConsoleApp1.Program.ProcessRequest()
ilAddr is 0268205C pImport is 052FB030
Begin 04C40488, size 154

D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp1\Program.cs @ 22:
04c404aa b90890c304      mov     ecx,4C39008h (MT: ConsoleApp1.Test)
04c404af e8182c9afb      call    005e30cc (JitHelp: CORINFO_HELP_NEWSFAST)
04c404b4 8945ec          mov     dword ptr [ebp-14h],eax
04c404b7 8b4dec          mov     ecx,dword ptr [ebp-14h]
04c404ba ff152890c304    call    dword ptr ds:[4C39028h] (ConsoleApp1.Test..ctor(), mdToken: 06000004)
04c404c0 8b4dec          mov     ecx,dword ptr [ebp-14h]
04c404c3 c741040a000000  mov     dword ptr [ecx+4],0Ah
04c404ca 8b4dec          mov     ecx,dword ptr [ebp-14h]
04c404cd 894df8          mov     dword ptr [ebp-8],ecx

D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp1\Program.cs @ 29:
04c4055c 33c9            xor     ecx,ecx
04c4055e 894df8          mov     dword ptr [ebp-8],ecx

虽然 ​​!gcroot​​​ 上显示的是 ​​ebp+14​​​，反向就是 ​​ebp-14​​​，仔细看上面的汇编代码，可以发现 ​​test1​​​ 实例被放在了 ​​ebp-14​​​ 和 ​​ebp-8​​​ 两个栈位置，而 ​​test1=null​​​ 只是抹去了 ​​ebp-8​​​ 的栈单元，所以它能被回收的时机只能是等 ​​ProcessRequest()​​ 方法销毁之后，这也就是 Debug 模式下的 方法作用域，应该是为了 Debug 调试用的，从 ​​gcinfo​​​ 上也可以看出来，​​ebp-14​​ 是禁止被GC跟踪的内部用途的栈单元。

0:000> !U -gcinfo 04C405D1
Normal JIT generated code
ConsoleApp1.Program.ProcessRequest()
ilAddr is 0268205C pImport is 052FCA58
Begin 04C40488, size 154

D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp1\Program.cs @ 21:
            [EBP-08H] an untracked  local
            [EBP-0CH] an untracked  local
            [EBP-10H] an untracked  local
            [EBP-14H] an untracked  local
            [EBP-18H] an untracked  local
            [EBP-1CH] an untracked  local
            [EBP-20H] an untracked  local
            [EBP-24H] an untracked  local
            [EBP-28H] an untracked  local
            [EBP-2CH] an untracked  local
            [EBP-30H] an untracked  local

二：Release 模式

大家或许都知道 ​​Release​​​ 是一种高度优化的激进模式，我也很好奇在这种模式下 ​​compile​​​ 或者 ​​JIT​​ 会做出怎么样的优化。

1. 编译器层面的优化

要寻找这个答案，我们用 ILSpy 打开生成的 IL代码，简化后如下：

.method private hidebysig static 
    void ProcessRequest () cil managed 
  {
    // Method begins at RVA 0x2058
    // Code size 144 (0x90)
    .maxstack 3
    .locals init (
      [0] class ConsoleApp1.Test test1,
      [1] class ConsoleApp1.Test test2,
      [2] class ConsoleApp1.Test test3
    )

    IL_0050: ldnull
    IL_0051: stloc.0

  } // end of method Program::ProcessRequest

从 ​​idnull​​ 上来看，没有做任何优化，居然直接翻译了，哎。。。

2. JIT优化

查看 JIT 层面的优化，只能看最终的​​汇编代码​​​ 和 ​​托管堆​​ 啦。

0:000> !dumpheap -type Test
 Address       MT     Size
02eaab38 02634b10       12     
02ead344 02634b10       12     
02ead380 02634b10       12     

Statistics:
      MT    Count    TotalSize Class Name
02634b10        3           36 ConsoleApp1.Test
Total 3 objects

0:000> !U /d 0262549d
Normal JIT generated code
ConsoleApp1.Program.ProcessRequest()
ilAddr is 025B2058 pImport is 04AFB108
Begin 02625370, size 131

D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp1\Program.cs @ 22:
02625370 55              push    ebp
02625371 8bec            mov     ebp,esp
0262538a b9104b6302      mov     ecx,2634B10h (MT: ConsoleApp1.Test)
0262538f e83cddfefd      call    006130d0 (JitHelp: CORINFO_HELP_NEWSFAST)
02625394 8945f0          mov     dword ptr [ebp-10h],eax
02625397 8b4df0          mov     ecx,dword ptr [ebp-10h]
0262539a e871f9ffff      call    02624d10
0262539f 8b4df0          mov     ecx,dword ptr [ebp-10h]
026253a2 c741040a000000  mov     dword ptr [ecx+4],0Ah
026253a9 8b4df0          mov     ecx,dword ptr [ebp-10h]
026253ac 894dfc          mov     dword ptr [ebp-4],ecx

D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp1\Program.cs @ 29:
02625430 33c9            xor     ecx,ecx
02625432 894dfc          mov     dword ptr [ebp-4],ecx

从汇编代码看，​​Release​​​ 模式下也是采用双栈保存的，也就是 ​​方法级作用域​​。

二：可以得出结论了吗？

至少在 ​​.NET5​​​ 平台， ​​Release​​​ 和 ​​Debug​​​ 模式下的 ​​test1 = null;​​​ 是没有任何区别的，其实这里有个问题 ， ​​.NET5​​​ 下没区别，不代表其他平台下也没有问题，毕竟不同的 ​​JIT​​​ 会作用不同的抉择，接下来我们将同样的代码搬到 ​​.NET Framework 4.5​​ 下看看情况。

1. .NET Framework 4.5 平台

  1. Debug 模式

我们直接看托管代码

0:006> !dumpheap -type Test
 Address       MT     Size
02564bfc 00754ddc       12     
02564c70 00754ddc       12     

Statistics:
      MT    Count    TotalSize Class Name
00754ddc        2           24 ConsoleApp2.Test
Total 2 objects

居然是 2 个了，那为什么会这样呢？ 我们还是看下汇编。

0:000> !U /d 023509a6
Normal JIT generated code
ConsoleApp2.Program.ProcessRequest()
Begin 02350880, size 187
D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp2\Program.cs @ 21:
023508b1 b9dc4da200      mov     ecx,0A24DDCh (MT: ConsoleApp2.Test)
023508b6 e839286cfe      call    00a130f4 (JitHelp: CORINFO_HELP_NEWSFAST)
023508bb 8945ec          mov     dword ptr [ebp-14h],eax
023508be 8b4dec          mov     ecx,dword ptr [ebp-14h]
023508c1 ff15fc4da200    call    dword ptr ds:[0A24DFCh] (ConsoleApp2.Test..ctor(), mdToken: 06000004)
023508c7 8b45ec          mov     eax,dword ptr [ebp-14h]
023508ca c740040a000000  mov     dword ptr [eax+4],0Ah
023508d1 8b45ec          mov     eax,dword ptr [ebp-14h]
023508d4 8945f8          mov     dword ptr [ebp-8],eax
D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp2\Program.cs @ 28:
0235097b 33d2            xor     edx,edx
0235097d 8955f8          mov     dword ptr [ebp-8],edx

0:000> dp ebp-14h L1
0019f4e8  02472358 

0:000> !do 02472358
Name:        ConsoleApp2.Test
MethodTable: 00a24ddc
EEClass:     00a21330
Size:        12(0xc) bytes
File:        D:\net5\ConsoleApp2\ConsoleApp2\bin\Debug\ConsoleApp2.exe
Fields:
      MT    Field   Offset                 Type VT     Attr    Value Name
637342a8  4000001        4         System.Int32  1 instance       10 a

0:000> dp 0019f4e8 L1
0019f4e8  02472358
0:000> !do 02472358
Free Object
Size:        24(0x18) bytes

大家可以仔细看看输出内容，虽然也是两个 ​​栈位置​​​ 存放着 test1，但GC做了不同的处理，它无视 ​​ebp-14​​​ 还牵引着 ​​test1​​ 的事实 ,直接将它标记为 free，这就有点意思了。

  1. Release 模式

我们直接用 ​​!dumpheap -type Test​​ 看托管堆。

0:006> !dumpheap -type Test
 Address       MT     Size

Statistics:
      MT    Count    TotalSize Class Name
Total 0 objects

居然发现，不仅 ​​test1​​​ 没有了，​​test2,test3​​​ 都没有了。。。这就是所谓的 ​​激进式回收​​。

三：结论

1. ​​.NET5​​ 平台下

Release 和 Debug 模式下设置 ​​test1=null​​ 没有任何效果。

2. ​​.NET Framework 4.5​​ 平台下

Debug 模式下有效果，可以起到 ​​提前回收​​ 的目的。

Release模式下无效果，GC会自动激进的回收所有后续未使用到的引用对象。

3. 个人结论

总的来说，为了更好的平台兼容性，如果想提前回收，设置 ​​test1 = null;​​ 是有一定效果的。

过早的给方法中 引用对象 设为 null 可被 GC提前回收吗？_.net




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