小心使用 Task.Run 終篇解惑

繼上一篇文章之后，這篇文章主要解答以下兩個疑惑：

1. 由于值類型是拷貝的方式賦值，所以捕獲的本地變量和類成員是指向的是各自的值，對本地變量的捕獲不會影響到整個類。但如果把?_id?改為引用類型（如 String），那兩者指向的就是同一個對象值，那是不是意味著即便使用本地變量也還是無法避免內(nèi)存泄漏的問題？

2. GC 第一次回收時發(fā)現(xiàn)?myClass?實例存在被捕獲的成員，則認為它不應該被回收。那當?Task.Run?執(zhí)行完后，GC 再次搜索時不就可以回收?myClass?對象嗎？只是晚了一些時間回收而已。

為了方便理解，我再把昨天的關鍵代碼貼出來：

public?class?MyClass
{
    private?int _id;
    private List<string> _list;

    public Task Foo()
    {
        var localId = _id;
        return Task.Run(() =>
        {
            Console.WriteLine($"Task.Run is executing with ID {localId}");
            Thread.Sleep(100); // 模擬耗時操作
        });
    }
}

先來看第一個疑惑。經(jīng)實測，把?_id?改為?String?類型運行結果是和?int?一樣的，說明和值類型或引用類型無關。我的理解是這樣的：

我們知道，引用類型的變量在聲明的時候就會在棧中分配一個空間，用來存放地址引用，而給它的賦值則存儲在托管堆中。雖然本地變量?localId?和類的成員?_id?的地址都指向的是托管堆中同一塊空間，但他們在棧中的地址卻分屬不同的作用域。所謂被捕獲就是被作用域捕獲，當一個作用域結束時，該作用域內(nèi)的成員的地址空間都會隨著一起被釋放。至于地址指向的托管堆中的字符串值，則不是作用域關心的事情。當該字符串值所在的空間沒有地址指向它時，就會被 GC 回收。有點抽象，但應該還好理解。

再來看第二個疑惑。在此之前，我們先來了解一下 GC 的分代算法。

當 CLR 試圖搜索不再使用的對象的時，它需要遍歷托管堆上的對象。隨著程序的持續(xù)運行，托管堆可能越來越大，如果要對整個托管堆進行垃圾回收，勢必會嚴重影響性能。所以，為了優(yōu)化這個過程，CLR 中使用了分代算法。

簡單來說，分代算法就是把內(nèi)存中的資源劃分為三代：Gen 0、Gen 1、Gen 2，它們被 GC 遍歷的頻率依次從高到低。所有新創(chuàng)建的對象屬于 Gen 0，GC 掃描它的頻率最高。進行一次掃描后，處于 Gen 0 的不可回收對象就會被標記為 Gen 1。類似的，GC 掃描 Gen 1 時，如果 Gen 1 的對象依然不可回收，就會標記為 Gen 2。有點像馬太效應，資源停留在內(nèi)存時間越長，就越不容易被回收。

Gen 2 的回收被稱為?Full GC。而 Full GC 只有在滿足一定的條件才會執(zhí)行，具體請閱讀這篇官方文檔：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/garbage-collection/notifications#full-garbage-collection

也就是說，進入 Gen 2 的資源，若條件沒有達到，就會一直不被回收。

理解了分代算法和 Full GC，第二個疑惑就迎刃而解了。第二個疑惑關鍵在三個時間點上：

1. myClass?對象作用域結束的時間點

2. GC 執(zhí)行回收的時間點

3. Task.Run?匿名方法執(zhí)行完成的時間點

如果程序執(zhí)行的時間點順序是：1、3、2，那么不會有內(nèi)存漏泄的問題，這點很容易理解。

由于實際情況?Task.Run?一般為耗時操作（非耗時任務一般沒有必要使用?Task.Run），所以時間點的順序極有可能是：1、2、3。如果是此執(zhí)行的順序，那么 GC 在回收時就會因為?myClass?對象存在成員被引用而把它標記為 Gen 1。如果 Task.Run 耗時足夠長，?myClass?就可能會進入 Gen 2，進而可能很難被回收，甚至可能永遠不被回收。

其實大部分場景，我們也不必過于小心，即使在?Task.Run?匿名方法捕獲了類的成員使該類的實例進入了 Gen 2，Gen 2 中留存的不再使用的資源也是有限的。根據(jù)官方文檔對 Full GC 的介紹（地址在前文），當 Gen 2 積累到一定的量時便滿足了執(zhí)行回收的條件，在 GC 下一次回收時便會回收 Gen 2 中不再使用的資源。當然，作為一個優(yōu)秀的程序員，我們還是得養(yǎng)成好的編碼習慣，不要在?Task.Run?中的匿名方法捕獲類的成員。

最后，鄭重聲明，最近三篇關于小心使用 Task.Run 的文章皆屬我個人理解，知識水平有限，難免存在遺漏和錯誤。若有發(fā)現(xiàn)，請大家不吝指正。