WeakReference 在 .Net Framework 和 .Net Core 之间的行为不同答案

【问题标题】：WeakReference behaves differently between .Net Framework and .Net CoreWeakReference 在 .Net Framework 和 .Net Core 之间的行为不同
【发布时间】：2020-08-19 16:24:08
【问题描述】：

考虑以下代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Runtime.CompilerServices;

#nullable enable

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main()
        {
            var list    = makeList();
            var weakRef = new WeakReference(list[0]);

            list[0] = null;
            GC.Collect();
            GC.WaitForPendingFinalizers();

            Console.WriteLine(weakRef.IsAlive);
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
        static List<int[]?> makeList()
        {
            return new List<int[]?> { new int[2] };
        }
    }
}

在 .Net Framework 4.8 上发布或调试版本，代码打印False。
在 .Net 上发布或调试版本 Core 3.1，该代码打印True。

是什么导致了这种行为差异？（这导致我们的一些单元测试失败。）

注意：我将列表初始化放入 makeList() 并关闭内联，以尝试使 .Net Core 版本与 .Net Framework 版本相同，但无济于事。

[编辑] 正如 Hans 指出的那样，添加一个循环可以修复它。

以下代码将打印False：

var list    = makeList();
var weakRef = new WeakReference(list[0]);

list[0] = null;

for (int i = 0; i < 1; ++i)
    GC.Collect();

Console.WriteLine(weakRef.IsAlive);

但这会打印出True:

var list    = makeList();
var weakRef = new WeakReference(list[0]);

list[0] = null;

GC.Collect();
GC.Collect();
GC.Collect();
GC.Collect();

// Doesn't seem to matter how many GC.Collect() calls you do.

Console.WriteLine(weakRef.IsAlive);

这必须是某种奇怪的抖动...

【问题讨论】：

Is this discussion relevant?
while (weakRef.IsAlive) { GC.Collect(); GC.WaitForPendingFinalizers(); }。我真的不想猜测为什么它只经过一次循环:)
@JoeSewell 是的，这似乎是相关的（他们甚至在进行相同类型的单元测试），除了他们还尝试使用为他们修复它的非内联方法（而且它不适用于我）。
@HansPassant 这不是最奇怪的事情。我尝试向 GC.Collect() 添加 10 个单独的调用，但这并不能解决问题 - 但是一个循环就可以了。嗯。

标签： c# weak-references .net-core-3.1 .net-framework-4.8

【解决方案1】：

仅仅因为允许收集某物并不意味着它有有义务尽快收集。虽然该语言声明允许 GC 确定一个局部变量不再被读取，因此不将其视为根，但这并不意味着您可以依赖正在收集的局部变量的内容在您上次阅读后立即阅读。

这不是运行时中定义的行为之间的一些变化，这是两个运行时中的未定义行为，因此它们之间的差异是完全可以接受的。

【讨论】：

我同意，因此我们失败的单元测试依赖于未定义的行为。我们将不得不寻找另一种方法来检查物品是否被正确处理。
恕我直言，不要测试运行时 GC 的列表，测试您是否已将变量设置为 null。你知道，你实际上可以控制的那部分。
@JeremyLakeman 将其设置为 null 是无操作的。将变量设置为 null 后永远不会读取该变量，因此它什么也不做。编译器甚至有权从编译后的代码中删除它（我不知道它是否真的这样做，只是这样做是合法的）。
这只适用于即将超出范围的局部变量。编写关于本地人的单元测试没有多大意义，但您可以编写一个来演示您的 dispose 代码的工作原理。这就是您可能一直在使用弱引用来证明 GC 也有效的地方。
@JeremyLakeman 您没有对 GC 进行单元测试。这没有任何意义。测试 GC 是 Microsoft 的工作，而不是您的工作。您编写的任何处置代码都是专门针对不由 GC 管理的东西，因此您不需要 GC 做任何事情来测试它们。

【解决方案2】：

当我删除列表变量时，我得到了要释放的引用：

using NUnit.Framework;
using System;
using System.Collections.Generic;

namespace NUnitTestProject1
{
    public class Tests
    {
        [TestCase(2, GCCollectionMode.Forced, true)]
        public void TestWeakReferenceWithList(int generation, GCCollectionMode forced, bool blocking)
        {
            static WeakReference CreateWeakReference()
            {
                return new WeakReference(new List<int[]> { new int[2] });
            }

            var x = CreateWeakReference();

            Assert.IsTrue(x.IsAlive);

            GC.Collect(generation, forced, blocking);

            Assert.IsFalse(x.IsAlive);
        }
   }
}

以下测试用例失败：

using NUnit.Framework;
using System;
using System.Collections.Generic;

namespace NUnitTestProject1
{
    public class Tests
    {
        [TestCase(2, GCCollectionMode.Forced, true)]
        public void TestWeakReferenceWithList(int generation, GCCollectionMode forced, bool blocking)
        {
            static List<int[]> CreateList()
            {
                return new List<int[]> { new int[2] };
            }

            WeakReference x;

            {
                var list = CreateList();

                x = new WeakReference(list);

                list = null;
            }
            
            Assert.IsTrue(x.IsAlive);

            GC.Collect(generation, forced, blocking);

            Assert.IsFalse(x.IsAlive);
        }
   }
}

如果我们查看 IL，我们可以发现 null 分配给了局部变量 1：

IL_0003:  call       class [System.Collections]System.Collections.Generic.List`1<int32[]> NUnitTestProject1.Tests::'<TestWeakReferenceWithList>g__CreateList|0_0'()
IL_0008:  stloc.1
IL_0009:  ldloc.1
IL_000a:  newobj     instance void [System.Runtime]System.WeakReference::.ctor(object)
IL_000f:  stloc.0
IL_0010:  ldnull
IL_0011:  stloc.1
IL_0012:  nop

【讨论】：