.NET4 ExpandoObject 使用泄漏内存

Question

我有一个继承的 .NET 4.0 应用程序，它作为 Windows 服务运行。无论如何，我都不是 .NET 专家，但在编写了 30 多年的代码之后，我知道如何找到自己的出路。

当服务首次启动时，它的私有工作集大小约为 70MB。服务运行的时间越长，占用的内存就越多。增长并没有那么显着，以至于您只是坐着看的时候就注意到了，但是我们已经看到了在应用程序运行很长时间（100 多天）后，它达到了数 GB（5GB 是当前记录）的实例。我将 ANTS Memory Profiler 附加到一个正在运行的实例上，发现 ExpandoObject 的使用似乎导致了几兆字节的字符串没有被 GC 清理。可能还有其他泄漏，但这是最引人注目的，因此它首先受到了攻击。

我从其他 SO 帖子中了解到，在读取（但不写入）动态分配的属性时，ExpandoObject 的“正常”使用会生成内部 RuntimeBinderException。

dynamic foo = new ExpandoObject();
var s;
foo.NewProp = "bar"; // no exception
s = foo.NewProp;     // RuntimeBinderException, but handled by .NET, s now == "bar"

您可以在 VisualStudio 中看到异常发生，但最终它在 .NET 内部进行处理，您得到的只是您想要的值。

除了... 异常的 Message 属性中的字符串似乎停留在堆上并且永远不会被垃圾收集，即使在生成它的 ExpandoObject 超出范围很久之后也是如此。

简单示例：

using System;
using System.Dynamic;

namespace ConsoleApplication2
{
   class Program
   {
      public static string foocall()
      {
         string str = "", str2 = "", str3 = "";
         object bar = new ExpandoObject();
         dynamic foo = bar;
         foo.SomePropName = "a test value";
         // each of the following references to SomePropName causes a RuntimeBinderException - caught and handled by .NET
         // Attach an ANTS Memory profiler here and look at string instances
         Console.Write("step 1?");
         var s2 = Console.ReadLine();
         str = foo.SomePropName;
         // Take another snapshot here and you'll see an instance of the string:
         // 'System.Dynamic.ExpandoObject' does not contain a definition for 'SomePropName'
         Console.Write("step 2?");
         s2 = Console.ReadLine();
         str2 = foo.SomePropName;
         // Take another snapshot here and you'll see 2nd instance of the identical string
         Console.Write("step 3?");
         s2 = Console.ReadLine();
         str3 = foo.SomePropName;

         return str;
      }
      static void Main(string[] args)
      {
         var s = foocall();
         Console.Write("Post call, pre-GC prompt?");
         var s2 = Console.ReadLine();
         // At this point, ANTS Memory Profiler shows 3 identical strings in memory
         // generated by the RuntimeBinderExceptions in foocall. Even though the variable
         // that caused them is no longer in scope the strings are still present.

         // Force a GC, just for S&G
         GC.Collect();
         GC.WaitForPendingFinalizers();
         GC.Collect();
         Console.Write("Post GC prompt?");
         s2 = Console.ReadLine();
         // Look again in ANTS.  Strings still there.
         Console.WriteLine("foocall=" + s);
      }
   }
}

“bug”在旁观者的眼中，我想（我的眼睛说 bug）。我错过了什么吗？这是正常的并且是组中的 .NET 大师所期望的吗？有什么办法可以告诉它清除这些东西吗？首先不使用动态/ExpandoObject 的最佳方法是什么？

Answer 1

这似乎是由于编译器为动态属性访问生成的代码执行的缓存。 （使用 VS2015 和 .NET 4.6 的输出进行分析；其他编译器版本可能会产生不同的输出。）

编译器将调用 str = foo.SomePropName; 重写为类似这样的内容（根据 dotPeek；请注意，<>o__0 等是不合法的 C# 标记，但由 C# 编译器创建）：

if (Program.<>o__0.<>p__2 == null)
{
    Program.<>o__0.<>p__2 = CallSite<Func<CallSite, object, string>>.Create(Binder.Convert(CSharpBinderFlags.None, typeof (string), typeof (Program)));
}
Func<CallSite, object, string> target1 = Program.<>o__0.<>p__2.Target;
CallSite<Func<CallSite, object, string>> p2 = Program.<>o__0.<>p__2;
if (Program.<>o__0.<>p__1 == null)
{
    Program.<>o__0.<>p__1 = CallSite<Func<CallSite, object, object>>.Create(Binder.GetMember(CSharpBinderFlags.None, "SomePropName", typeof (Program), (IEnumerable<CSharpArgumentInfo>) new CSharpArgumentInfo[1]
    {
        CSharpArgumentInfo.Create(CSharpArgumentInfoFlags.None, (string) null)
    }));
}
object obj3 = Program.<>o__0.<>p__1.Target((CallSite) Program.<>o__0.<>p__1, obj1);
string str1 = target1((CallSite) p2, obj3);

Program.<>o__0.<>p__1 是CallSite<Func<CallSite,object,object>> 类型的静态字段（在私有嵌套类上）。它包含对第一次访问foo.SomePropName 时按需编译的动态方法的引用。 （大概这是因为创建绑定很慢，所以缓存它可以显着提高后续访问的速度。）

这个DynamicMethod 包含一个对DynamicILGenerator 的引用，它引用了一个最终包含一个令牌列表的DynamicScope。这些标记之一是动态生成的字符串'System.Dynamic.ExpandoObject' does not contain a definition for 'SomePropName'。该字符串存在于内存中，因此动态生成的代码可以抛出（并捕获）带有“正确”消息的RuntimeBinderException。

总的来说，<>p__1 字段保持了大约 2K 的活动数据（包括此字符串的 172 个字节）。没有支持的方法来释放这些数据，因为它是由编译器生成的类型上的静态字段根植的。 （您当然可以使用反射将该静态字段设置为null，但这将非常依赖于当前编译器的实现细节，并且将来很可能会中断。）

从我目前看到的情况来看，使用dynamic 似乎在 C# 代码中为每个属性访问分配了大约 2K 的内存；您可能只需要考虑使用动态代码的代价。但是（至少在这个简化的示例中），该内存仅在第一次执行代码时分配，因此程序运行的时间越长，它不应该继续使用更多的内存；可能存在不同的泄漏，将工作设置推高至 5GB。 （该字符串存在三个实例，因为执行foo.SomePropName 的代码有三行单独的行；但是，如果您调用foocall 100 次，仍然只有三个实例。）

为了提高性能并减少内存使用，您可能需要考虑使用Dictionary<string, string> 或Dictionary<string, object> 作为更简单的键/值存储（如果代码编写方式可行的话）。请注意，ExpandoObject 实现了 IDictionary<string, object>，因此下面的小重写会产生相同的输出，但避免了动态代码的开销：

public static string foocall()
{
    string str = "", str2 = "", str3 = "";

    // use IDictionary instead of dynamic to access properties by name
    IDictionary<string, object> foo = new ExpandoObject();

    foo["SomePropName"] = "a test value";
    Console.Write("step 1?");
    var s2 = Console.ReadLine();

    // have to explicitly cast the result here instead of having the compiler do it for you (with dynamic)
    str = (string) foo["SomePropName"];

    Console.Write("step 2?");
    s2 = Console.ReadLine();
    str2 = (string) foo["SomePropName"];
    Console.Write("step 3?");
    s2 = Console.ReadLine();
    str3 = (string) foo["SomePropName"];

    return str;
}