避坑：.NET内存泄露的几种情况

啊运 · 发表于 2023-7-3 12:01:27

内存“泄露”是开发中常见的问题之一，它会导致应用程序占用越来越多的内存资源，最终可能导致系统性能下降甚至崩溃。软件开发者需要了解在程序中出现内存泄露的情况，以避免软件出现该的问题。
什么是内存“泄露”？
内存泄露是申请了内存空间的变量一直在占用，无法释放。比如申请了一块内存空间，没有回收一直占用，直到最后内存溢出。
在.NET应用程序中，可能会出现以下几种情况导致内存泄漏。
1、对象保持的引用过长

情况：某个对象持有对其他对象的引用，并且该引用没有被正确释放。
示例：一个长时间运行的任务中，持有对大量对象的引用，但任务执行完毕后未释放这些对象的引用。
解决方案：在不再需要对象时，及时释放对其的引用。确保在任务完成后，所有不再需要的对象都被正确释放。

public class LongRunningTask
{
private List<object> objects; // 对象列表
public LongRunningTask()
{
objects = new List<object>();
}
public void RunTask()
{
// 执行长时间运行的任务
// 将对象添加到列表中
objects.Add(new object());
objects.Add(new object());
// ...
}
//用完后用这个方法释放对象列表
public void Cleanup()
{
// 在任务完成后清理对象列表
objects.Clear();
objects = null; // 释放对列表对象的引用
}
}

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在上述示例中，LongRunningTask 类代表一个长时间运行的任务，它持有对一些对象的引用。在任务完成后，通过调用 Cleanup() 方法释放对对象列表的引用，从而允许垃圾回收器回收这些对象。
2、事件处理未正确解注册

情况：在应用程序中订阅了事件，但没有在不再需要时正确解注册。
示例：一个对象订阅了另一个对象的事件，但在对象不再需要时忘记解注册事件。
解决方案：在不再需要订阅事件时，确保正确解注册事件。可以在对象的生命周期结束时，手动调用事件的解注册方法或使用弱事件模式，以避免事件发布者持有订阅者的引用。

public class EventPublisher
{
public event EventHandler SomeEvent;
public void PublishEvent()
{
// 发布事件
SomeEvent?.Invoke(this, EventArgs.Empty);
}
public void UnsubscribeEvent(EventHandler handler)
{
// 解注册事件处理程序
SomeEvent -= handler;
}
}
public class EventSubscriber
{
private EventPublisher publisher;
public EventSubscriber(EventPublisher publisher)
{
this.publisher = publisher;
// 订阅事件
publisher.SomeEvent += HandleEvent;
}
private void HandleEvent(object sender, EventArgs e)
{
// 处理事件
}
public void UnsubscribeFromEvent()
{
// 解注册事件处理程序
publisher.UnsubscribeEvent(HandleEvent);
}
}

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在上述示例中，EventPublisher 类发布了一个事件 SomeEvent，EventSubscriber 类订阅了该事件。通过调用 UnsubscribeFromEvent() 方法，解注册事件处理程序，从而释放对事件发布者的引用。
3、长时间运行的后台任务：

情况：应用程序中存在长时间运行的后台任务，这些任务持有对其他对象的引用，并且这些引用没有被正确释放。
示例：一个后台线程持续运行并持有对大量对象的引用，但这些对象在任务完成后不再需要。
解决方案：在后台任务完成后，及时释放对其他对象的引用。可以通过在任务执行完毕后手动解除引用，或使用异步编程模型，确保任务完成后自动释放引用。

public class BackgroundTask
{
private CancellationTokenSource cancellationTokenSource;
public void StartTask()
{
cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
Task.Run(() =>
{
// 长时间运行的后台任务
while (!cancellationTokenSource.Token.IsCancellationRequested)
{
// 执行任务逻辑
}
}, cancellationTokenSource.Token);
}
public void StopTask()
{
cancellationTokenSource?.Cancel();
cancellationTokenSource?.Dispose();
cancellationTokenSource = null; // 释放对 CancellationTokenSource 对象的引用
}
}

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在上述示例中，BackgroundTask 类代表一个长时间运行的后台任务。通过调用 StartTask() 方法启动任务，并在适当的时候调用 StopTask() 方法停止任务。在停止任务时，通过取消 CancellationTokenSource 对象来结束任务，并释放对该对象的引用。
4、大对象没有被正确释放

情况：大对象（如大型数组、大型集合等）占用大量内存，但在不再需要时没有被正确释放。
示例：一个应用程序在运行过程中创建了大量大型对象，但这些对象在使用后未被正确释放。
解决方案：在使用完大对象后，及时释放不再需要的部分或整个对象。可以使用`Dispose`方法或使用`using`语句来确保资源的正确释放。

public void ProcessLargeData()
{
byte[] largeData = new byte[100000000]; // 创建一个大型数组
// 处理大型数据
// ...
// 使用完大型数组后，及时释放
largeData = null;
}

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在上述示例中，创建了一个大型数组 largeData 来存储大量数据。在处理完数据后，通过将 largeData 设置为 null，释放对大型数组的引用，从而允许垃圾回收器回收该数组所占用的内存。
5、不正确使用IDisposable接口

情况：在使用实现了IDisposable接口的对象时，没有正确调用`Dispose`方法来释放资源。
示例：一个对象实现了IDisposable接口，但在使用完对象后忘记调用`Dispose`方法。
解决方案：在使用完实现了IDisposable接口的对象后，使用`using`语句或手动调用`Dispose`方法来释放资源。确保正确地管理实现了IDisposable接口的对象。

public class CustomResource : IDisposable
{
private bool disposed = false;
public void Dispose()
{
Dispose(true);
GC.SuppressFinalize(this);
}
protected virtual void Dispose(bool disposing)
{
if (!disposed)
{
if (disposing)
{
// 释放托管资源
}
// 释放非托管资源
// ...
disposed = true;
}
}
~CustomResource()
{
Dispose(false);
}
}
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在上述示例中，CustomResource 类实现了 IDisposable 接口。在 Dispose() 方法中，通过调用 Dispose(true) 来释放托管资源，通过调用 Dispose(false) 来释放非托管资源。在 CustomResource 类的析构函数中，调用 Dispose(false) 来确保资源的释放。使用时，应该在不再需要 CustomResource 对象时调用 Dispose() 方法，或使用 using 语句来自动释放资源。
结语
请注意，以上示例仅用于说明可能的内存泄漏情况和解决方案，并不一定适用于所有具体的应用程序。在实际开发中，应根据应用程序的特性和需求，仔细审查代码并确保正确的资源管理和释放，以避免内存泄漏问题的出现。
以上只列举了几种情况，还有其它情况，比如在代码中使用了静态变量也容易导致内存泄露。希望本文对你有所收获，欢迎留言和吐槽。
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