當心使用 Task.Run 解惑篇

繼上一篇文章以後，這篇文章主要解答如下兩個疑惑：

1. 因爲值類型是拷貝的方式賦值，因此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。但若是把 _id 改成引用類型（如 StringBuilder），那二者指向的就是同一個對象值，那是否是意味着即使使用本地變量也仍是沒法避免內存泄漏的問題？
2. GC 第一次回收時發現 myClass 實例存在被捕獲的成員，則認爲它不該該被回收。那當 Task.Run 執行完後，GC 再次搜索時不就能夠回收 myClass 對象嗎？只是晚了一些時間回收而已。

爲了方便理解，我再把昨天的關鍵代碼貼出來：

public class MyClass
{
    private int _id;

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

先來看第一個疑惑。經實測，把 _id 改成 StringBuilder 類型運行結果是和 int 同樣的，說明和值類型或引用類型無關。個人理解是這樣的：

咱們知道，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託管堆中。雖然本地變量 localId 和類的成員 _id 的地址都指向的是託管堆中同一塊空間，但他們在棧中的地址卻分屬不一樣的做用域。所謂被捕獲就是被做用域捕獲，當一個做用域結束時，該做用域內的成員的地址空間都會隨着一塊兒被釋放。至於地址指向的託管堆中的字符串值，則不是做用域關心的事情。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。在此以前，咱們先來了解一下 GC 的分代算法。

當 CLR 試圖搜索再也不使用的對象的時，它須要遍歷託管堆上的對象。隨着程序的持續運行，託管堆可能愈來愈大，若是要對整個託管堆進行垃圾回收，勢必會嚴重影響性能。因此，爲了優化這個過程，CLR 中使用了分代算法。

簡單來講，分代算法就是把內存中的資源劃分爲三代：Gen 0、Gen 一、Gen 2，它們被 GC 遍歷的頻率依次從高到低。全部新建立的對象屬於 Gen 0，GC 掃描它的頻率最高。進行一次掃描後，處於 Gen 0 的不可回收對象就會被標記爲 Gen 1。相似的，GC 掃描 Gen 1 時，若是 Gen 1 的對象依然不可回收，就會標記爲 Gen 2。有點像馬太效應，資源停留在內存時間越長，就越不容易被回收。

Gen 2 的回收被稱爲 Full GC。而 Full GC 只有在知足必定的條件纔會執行，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 對象做用域結束的時間點
2. GC 執行回收的時間點
3. Task.Run 匿名方法執行完成的時間點

若是程序執行的時間點順序是：一、三、2，那麼不會有內存漏泄的問題，這點很容易理解。

因爲實際狀況 Task.Run 通常爲耗時操做（非耗時任務通常沒有必要使用 Task.Run），因此時間點的順序極有多是：一、二、3。若是是此執行的順序，那麼 GC 在回收時就會由於 myClass 對象存在成員被引用而把它標記爲 Gen 1。若是 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，咱們也沒必要過於當心，即便在 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 中留存的再也不使用的資源也是有限的。根據官方文檔對 Full GC 的介紹（地址在前文），當 Gen 2 積累到必定的量時便知足了執行回收的條件，在 GC 下一次回收時便會回收 Gen 2 中再也不使用的資源。固然，做爲一個優秀的程序員，咱們仍是得養成好的編碼習慣，不要在 Task.Run 中的匿名方法捕獲類的成員。

最後，鄭重聲明，最近三篇關於當心使用 Task.Run 的文章皆屬我我的理解，知識水平有限，不免存在遺漏和錯誤。如有發現，請你們不吝指正。

PS：本人博客園文章通常晚於公衆號一天發佈，望你們見諒。關因而否屬於內存泄漏問題，我在今天的文章中有討論：《.NET內存泄漏的爭議》