Почему System.Timers.Timer выживает GC, но не System.Threading.Timer?

Похоже, что экземпляры System.Timers.Timer поддерживаются каким-то механизмом, но System.Threading.Timer экземпляры не являются.

Пример программы с периодическими System.Threading.Timer и авто- reset System.Timers.Timer:

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    var timer1 = new System.Threading.Timer(
      _ => Console.WriteLine("Stayin alive (1)..."),
      null,
      0,
      400);

    var timer2 = new System.Timers.Timer
    {
      Interval = 400,
      AutoReset = true
    };
    timer2.Elapsed += (_, __) => Console.WriteLine("Stayin alive (2)...");
    timer2.Enabled = true;

    System.Threading.Thread.Sleep(2000);

    Console.WriteLine("Invoking GC.Collect...");
    GC.Collect();

    Console.ReadKey();
  }
}

Когда я запускаю эту программу (клиент .NET 4.0, Release, вне отладчика), только System.Threading.Timer имеет значение GC'ed:

Stayin alive (1)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Invoking GC.Collect...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (2)...

EDIT: я принял ответ Джона ниже, но я хотел немного рассказать об этом.

При запуске примера программы выше (с точкой останова при Sleep), здесь состояние объектов и таблица GCHandle:

!dso
OS Thread Id: 0x838 (2104)
ESP/REG  Object   Name
0012F03C 00c2bee4 System.Object[]    (System.String[])
0012F040 00c2bfb0 System.Timers.Timer
0012F17C 00c2bee4 System.Object[]    (System.String[])
0012F184 00c2c034 System.Threading.Timer
0012F3A8 00c2bf30 System.Threading.TimerCallback
0012F3AC 00c2c008 System.Timers.ElapsedEventHandler
0012F3BC 00c2bfb0 System.Timers.Timer
0012F3C0 00c2bfb0 System.Timers.Timer
0012F3C4 00c2bfb0 System.Timers.Timer
0012F3C8 00c2bf50 System.Threading.Timer
0012F3CC 00c2bfb0 System.Timers.Timer
0012F3D0 00c2bfb0 System.Timers.Timer
0012F3D4 00c2bf50 System.Threading.Timer
0012F3D8 00c2bee4 System.Object[]    (System.String[])
0012F4C4 00c2bee4 System.Object[]    (System.String[])
0012F66C 00c2bee4 System.Object[]    (System.String[])
0012F6A0 00c2bee4 System.Object[]    (System.String[])

!gcroot -nostacks 00c2bf50

!gcroot -nostacks 00c2c034
DOMAIN(0015DC38):HANDLE(Strong):9911c0:Root:  00c2c05c(System.Threading._TimerCallback)->
  00c2bfe8(System.Threading.TimerCallback)->
  00c2bfb0(System.Timers.Timer)->
  00c2c034(System.Threading.Timer)

!gchandles
GC Handle Statistics:
Strong Handles:       22
Pinned Handles:       5
Async Pinned Handles: 0
Ref Count Handles:    0
Weak Long Handles:    0
Weak Short Handles:   0
Other Handles:        0
Statistics:
      MT    Count    TotalSize Class Name
7aa132b4        1           12 System.Diagnostics.TraceListenerCollection
79b9f720        1           12 System.Object
79ba1c50        1           28 System.SharedStatics
79ba37a8        1           36 System.Security.PermissionSet
79baa940        2           40 System.Threading._TimerCallback
79b9ff20        1           84 System.ExecutionEngineException
79b9fed4        1           84 System.StackOverflowException
79b9fe88        1           84 System.OutOfMemoryException
79b9fd44        1           84 System.Exception
7aa131b0        2           96 System.Diagnostics.DefaultTraceListener
79ba1000        1          112 System.AppDomain
79ba0104        3          144 System.Threading.Thread
79b9ff6c        2          168 System.Threading.ThreadAbortException
79b56d60        9        17128 System.Object[]
Total 27 objects

Как указал Джон в своем ответе, оба таймера регистрируют обратный вызов (System.Threading._TimerCallback) в таблице GCHandle. Как указал Ханс в своем комментарии, параметр state также сохраняется в живых, когда это делается.

Как указывал Джон, причина System.Timers.Timer сохраняется в живых, потому что на нее ссылается обратный вызов (он передается как параметр state во внутренний System.Threading.Timer); Аналогично, наша System.Threading.Timer является GC'ed, потому что на нее не ссылается ее обратный вызов.

Добавление явной ссылки на timer1 обратный вызов (например, Console.WriteLine("Stayin alive (" + timer1.GetType().FullName + ")")) является достаточным для предотвращения GC.

Использование однопараметрического конструктора на System.Threading.Timer также работает, потому что таймер будет ссылаться на него как на параметр state. Следующий код сохраняет оба таймера живыми после GC, поскольку каждый из них ссылается на их обратный вызов из таблицы GCHandle:

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    System.Threading.Timer timer1 = null;
    timer1 = new System.Threading.Timer(_ => Console.WriteLine("Stayin alive (1)..."));
    timer1.Change(0, 400);

    var timer2 = new System.Timers.Timer
    {
      Interval = 400,
      AutoReset = true
    };
    timer2.Elapsed += (_, __) => Console.WriteLine("Stayin alive (2)...");
    timer2.Enabled = true;

    System.Threading.Thread.Sleep(2000);

    Console.WriteLine("Invoking GC.Collect...");
    GC.Collect();

    Console.ReadKey();
  }
}

Ответ 1

Вы можете ответить на этот и подобные вопросы с помощью windbg, sos и !gcroot

0:008> !gcroot -nostacks 0000000002354160
DOMAIN(00000000002FE6A0):HANDLE(Strong):241320:Root:00000000023541a8(System.Thre
ading._TimerCallback)->
00000000023540c8(System.Threading.TimerCallback)->
0000000002354050(System.Timers.Timer)->
0000000002354160(System.Threading.Timer)
0:008>

В обоих случаях встроенный таймер должен предотвращать GC объекта обратного вызова (через GCHandle). Разница заключается в том, что в случае System.Timers.Timer обратный вызов ссылается на объект System.Timers.Timer (который реализован внутренне с помощью System.Threading.Timer)

Ответ 2

Я недавно искал эту проблему, посмотрев некоторые примеры реализации Task.Delay и сделав некоторые эксперименты.

Получается, что независимо от того, является ли System.Threading.Timer GCd, зависит от того, как вы его создаете!!!

Если построено только с обратным вызовом, то объект состояния будет сам таймер, и это предотвратит его GC'd. Это нигде не документируется, но без него чрезвычайно сложно создать огонь и забыть таймеры.

Я нашел это из кода http://www.dotnetframework.org/default.aspx/DotNET/DotNET/[email protected]/untmp/whidbey/REDBITS/ndp/clr/src/BCL/System/Threading/[email protected]/1/[email protected]

Комментарии в этом коде также указывают, почему всегда лучше использовать callback-only ctor, если обратный вызов ссылается на объект таймера, возвращаемый новым, поскольку в противном случае может быть ошибка гонки.

Ответ 3

В таймере 1 вы даете ему обратный вызов. В timer2 вы подключаете обработчик событий; это настраивает ссылку на ваш класс программы, что означает, что таймер не будет GCed. Поскольку вы никогда больше не используете значение timer1 (в основном так же, как если бы вы удалили var timer1 =), компилятор достаточно умен, чтобы оптимизировать эту переменную. Когда вы нажмете вызов GC, ничего больше не ссылается на таймер1, поэтому его "собрал".

Добавьте Console.Writeline после вызова GC для вывода одного из свойств таймера 1, и вы заметите, что он больше не собирается.

Ответ 4

FYI, с .NET 4.6 (если не раньше), это больше не будет истинным. Ваша тестовая программа, если она выполняется сегодня, не приводит к сбою собранного мусора таймера.

Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Invoking GC.Collect...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...
Stayin alive (2)...
Stayin alive (1)...

Поскольку я смотрю на реализацию System.Threading.Timer, это, похоже, имеет смысл, поскольку кажется, что текущая версия .NET использует связанный список активных объектов таймера, и этот связанный список удерживается переменной-членом внутри TimerQueue (который является объектом одноэлементного объекта, сохраненным неподвижным членом переменная также в TimerQueue). В результате все экземпляры таймера будут оставаться в живых до тех пор, пока они активны.

Ответ 5

Вы можете использовать

GC.KeepAlive(timer1);

чтобы предотвратить сбор мусора на этом объекте.