Question

我想知道async/await与垃圾收集局部变量相关的行为。在下面的例子中，我已经分配了相当大一部分内存并进入显着延迟。如代码所示，Buffer后未使用await。它会在等待时收集垃圾吗，还是会在函数持续时间内占用内存？

/// <summary>
/// How does async/await behave in relation to managed memory?
/// </summary>
public async Task<bool> AllocateMemoryAndWaitForAWhile() {
    // Allocate a sizable amount of memory.
    var Buffer = new byte[32 * 1024 * 1024];
    // Show the length of the buffer (to avoid optimization removal).
    System.Console.WriteLine(Buffer.Length);
    // Await one minute for no apparent reason.
    await Task.Delay(60000);
    // Did 'Buffer' get freed by the garabage collector while waiting?
    return true;
}

Answer 1

等待时会收集垃圾吗？

也许。垃圾收集器是允许这样做的，但不是必需的。

在函数持续时间内是否会占用内存？

也许。垃圾收集器是允许这样做的，但不是必需的。

基本上，如果垃圾收集器可以知道缓冲区永远不会被再次触摸，那么它可以随时释放它。但GC绝不会要求在任何特定时间表上免费提供任何内容。

如果您特别担心，您可以随时将本地设置为null，但除非您明显遇到问题，否则我不会这么做。或者，您可以将操作缓冲区的代码提取到其自己的非异步方法中，并从异步方法中同步调用它;然后，本地变成普通方法的普通本地。

await被实现为return，因此本地将超出范围，其生命周期将结束;然后将在下一个集合上收集数组，该集合必须在Delay期间，对吧？

不，这些说法都不属实。

首先，如果任务未完成，await只是return;现在，Delay当然几乎不可能完成，所以是的，这将会返回，但我们不能总结为await返回给调用者。

其次，如果在IL中由C＃编译器在临时池中实现本地实现，则本地只会消失。抖动将jit作为堆栈槽或寄存器，当方法的激活在await结束时，抖动消失。但是C＃编译器不需要这样做！

调试器中的人在Delay之后放置断点并看到本地已经消失，这似乎很奇怪，因此编译器可能会将本地视为一个字段编译器生成的类，它绑定到为状态机生成的类的生命周期。在这种情况下，抖动不太可能意识到该字段永远不会被再次读取，因此不太可能提前将其丢弃。（虽然允许这样做。并且C＃编译器允许代表您将字段设置为null，如果它可以证明您已完成使用它同样，对于调试器中突然看到其本地更改值而没有任何理由的人来说，这将是奇怪的，但是允许编译器生成任何代码，其单线程行为是正确的。）

第三，没有什么要求垃圾收集器在任何特定的时间表上收集任何东西。这个大型数组将在大型对象堆上分配，并且该东西有自己的收集计划。

第四，没有任何东西要求在任何给定的60秒间隔内存在大对象堆的集合。如果没有记忆压力，就不需要收集那件东西。

Answer 2

Eric Lippert所说的是真的：C＃编译器对IL应该为async方法生成什么有很大的余地。所以，如果你问的是规范对此有何看法，那么答案是：数组可能有资格在等待期间收集，这意味着它可能被收集。

但另一个问题是编译器实际上做了什么。在我的计算机上，编译器生成Buffer作为生成的状态机类型的字段。该字段设置为已分配的数组，然后再也不会设置它。这意味着当状态机对象执行时，该数组将有资格进行收集。并且该对象是从continuation委托引用的，因此在等待完成之后它才有资格进行收集。这一切意味着数组不会在等待期间有资格收集，这意味着它不会被收集。

更多说明：

状态机对象实际上是struct，但是它通过它实现的接口使用，所以它的行为就像垃圾收集一样。
如果您确实确定不会收集数组的事实对您来说是个问题，那么在null之前将本地设置为await可能是值得的。但在绝大多数情况下，您不必担心这一点。我当然不是说你应该在null之前定期将本地人设置为await。
这是一个非常实用的细节。它可以随时更改，不同版本的编译器可能会有不同的行为。

Answer 3

您的代码编译（在我的环境中：VS2012，C＃5，.NET 4.5，发布模式）以包含实现IAsyncStateMachine的结构，并具有以下字段：

public byte[] <Buffer>5__1;

因此，除非JIT和/或GC 真的聪明，（有关详细信息，请参阅Eric Lippert's answer），假设大byte[]是合理的将保持在范围内，直到异步任务完成。

Answer 4

我很确定它的收集，因为等待结束你当前的任务并“继续”另一项任务，因此，在等待之后不使用本地变量时应该清理它们。

但是：编译器实际上做的事情可能是不同的，所以我不会依赖这样的行为。

Answer 5

Rolsyn编译器对此主题进行了更新。

在发布配置中的Visual Studio 2015 Update 3中运行以下代码会生成

True
False

所以当地人都是垃圾收集。

    private static async Task MethodAsync()
    {
        byte[] bytes = new byte[1024];
        var wr = new WeakReference(bytes);

        Console.WriteLine(wr.Target != null);

        await Task.Delay(100);

        FullGC();

        Console.WriteLine(wr.Target != null);

        await Task.Delay(100);

    }

    private static void FullGC()
    {
        GC.Collect();
        GC.WaitForPendingFinalizers();
        GC.Collect();
    }

注意，如果我们修改MethodAsync以在await之后使用局部变量，那么数组缓冲区将不会被垃圾收集。

 private static async Task MethodAsync()
    {
        byte[] bytes = new byte[1024];
        var wr = new WeakReference(bytes);

        Console.WriteLine(wr.Target != null);

        await Task.Delay(100);

        Console.WriteLine(bytes.Length);

        FullGC();

        Console.WriteLine(wr.Target != null);

        await Task.Delay(100);

        FullGC();

        Console.WriteLine(wr.Target != null);
    }

此输出为

True
1024
True
True

代码示例取自此rolsyn issue。

Answer 6

等待时会收集垃圾吗？

不。

将在函数持续时间内占用内存吗？

是

在Reflector中打开已编译的程序集。您将看到编译器生成了一个继承自IAsyncStateMachine的私有结构，异步方法的局部变量是该结构的字段。当拥有的实例仍然存活时，类/结构的数据字段永远不会被释放。

.NET 4.5 Async / Await和垃圾收集器

6 个答案: