为什么弱引用在析构函数中没有用？

Question

考虑以下代码：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        A a = new A();
        CreateB(a);

        GC.Collect();
        GC.WaitForPendingFinalizers();
        Console.WriteLine("And here's:" + a);
        GC.KeepAlive(a);
    }

    private static void CreateB(A a)
    {
        B b = new B(a);
    }
}

class A
{ }

class B
{
    private WeakReference a;
    public B(A a)
    {
        this.a = new WeakReference(a);
    }

    ~B()
    {
        Console.WriteLine("a.IsAlive: " + a.IsAlive);
        Console.WriteLine("a.Target: " + a.Target);
    }
}

具有以下输出：

a.IsAlive: False
a.Target:
And here's:ConsoleApp.A

为什么它是 false 和 null？ A 还没收集到。

编辑：哦，你们这些小信仰。

我添加了以下行：

Console.WriteLine("And here's:" + a);
GC.KeepAlive(a);

请参阅更新的输出。

Answer 1

更新问题的更新答案。

有了新问题，我们将执行以下步骤。

1. A 和 B 活着并已生根，Ba 活着并通过 B 生根。A
2. 活着，B 未生根且符合收集条件。巴没有根和资格。
3. 收集发生了。 B 和 Ba 都是可终结的，因此它们被放入终结器队列中。 B 未被收集，因为它是可最终确定的。 Ba 没有被收集，两者因为它是可最终确定的，并且因为它被尚未最终确定的 B 引用。
4. 要么Ba最终确定，要么B最终确定。
5. Ba或B中的另一个已确定。
6. Ba和B有资格领取。

（如果 B 在第 4 点完成，则有可能在第 5 点之前被收集，因为 B 等待最终确定会使 B 和 Ba 都无法被收集，而 Ba 等待最终确定不会影响 B 的收集）。

所发生的情况是，4 和 5 之间的顺序是 Ba 被最终确定，然后 B 被最终确定。由于 WeakReference 持有的对象引用不是普通引用，因此它需要自己的清理代码来释放其 GCHandle。显然它不能依赖于正常的 GC 收集行为，因为其引用的全部要点是它们不遵循正常的 GC 收集行为。

现在 B 的终结器已运行，但由于 Ba 的终结器的行为是释放其引用，因此它为 IsAlive 返回 false（或者在 1.1 之前的 .NET 中，如果我没记错版本，则会引发错误）。

Answer 2

其中的关键问题是您在终结器期间访问引用字段。 潜在问题是WeakReference本身已经（或者可能，不可预测）已经被收集（自收集以来）顺序是不确定的）。简单地说：WeakReference 不再存在，并且您在幽灵对象上查询 IsValid / Target 等。

因此，完全访问该对象是不可靠且脆弱的。终结器应该仅与直接值类型状态 - 句柄等对话。任何引用（除非您知道它总是比被销毁的对象更长寿）应该被处理不信任并回避。

相反，如果我们传入 WeakReference 并确保 WeakReference 不被收集，那么一切都会正常；下面应该显示一种成功（我们传入 WeakReference 的情况），一种失败（我们仅为该对象创建 WeakReference 的情况，因此它可以与对象同时被收集）：

using System;
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        A a = new A();
        CreateB(a);

        WeakReference weakRef = new WeakReference(a);
        CreateB(weakRef);
        GC.Collect();
        GC.WaitForPendingFinalizers();
        GC.KeepAlive(a);
        GC.KeepAlive(weakRef);

        Console.ReadKey();
    }

    private static void CreateB(A a)
    {
        B b = new B(a);
    }
    private static void CreateB(WeakReference a)
    {
        B b = new B(a);
    }
}

class A
{ }

class B
{
    private WeakReference a;
    public B(WeakReference a)
    {
        this.a = a;
    }
    public B(A a)
    {
        this.a = new WeakReference(a);
    }

    ~B()
    {
        Console.WriteLine("a.IsAlive: " + a.IsAlive);
        Console.WriteLine("a.Target: " + a.Target);
    }
}

你凭什么说它没有被收集？它看起来符合条件......活动对象上没有字段保存它，并且该变量永远不会在该点之后读取（实际上该变量很可能已被编译器优化掉，所以没有“ IL 中的“local”）。

您可能需要在 Main 底部使用 GC.KeepAlive(a) 来停止它。

Answer 3

这确实有点奇怪，我不能说我有答案，但这是我迄今为止发现的。根据您的示例，我在调用 GC.Collect 之前立即附加了 WinDbg。此时，弱引用按预期保留实例。

接下来，我挖出了 WeakReference 的实际实例，并在引用本身上设置了数据断点。从这一点出发，调试器在 mscorwks!WKS::FreeWeakHandle+0x12 处中断（将句柄设置为 null），托管调用堆栈如下所示：

OS Thread Id: 0xf54 (0)
ESP       EIP     
0045ed28 6eb182d3 [HelperMethodFrame: 0045ed28] System.GC.nativeCollectGeneration(Int32, Int32)
0045ed80 00af0c62 System.GC.Collect()
0045ed84 005e819d app.Program.Main(System.String[])
0045efac 6eab1b5c [GCFrame: 0045efac] 

这似乎表明，对 < code>GC.Collect 反过来最终也会修改弱引用。这可以解释观察到的行为，但我不能说这是否是所有情况下的行为方式。

Answer 4

为什么它是 false 和 null？ A尚未收集。

你不确定。一旦不再需要它，GC 就会立即收集它 - 在本例中，就是在它被填充到 WeakReference 中之后。

顺便说一句，Raymond Chen 有一篇 博客文章最近关于这个话题。

Answer 5

垃圾收集器已确定 a 已死亡，因为在 GC.collect() 之后不再引用它。如果你把代码改成：

GC.Collect();
GC.WaitForPendingFinalizers();
System.Console.WriteLine("And here's:"+a);

你会发现a在B的终结过程中还活着。

Answer 6

尽管 WeakReference 没有实现 IDisposable，但它确实使用了非托管资源（GCHandle）。当WeakReference被放弃时，它必须确保在WeakReference本身被垃圾收集之前释放资源；如果没有，系统将无法知道不再需要 GCHandle。为了解决这个问题，WeakReference 在其 Finalize 方法中释放其 GCHandle（从而使其自身无效）。如果这种情况发生在执行尝试使用 WeakReference 的 Finalize 方法之前，则后一个方法将无法获取 WeakReference'是以前的目标。

WeakReference 的构造函数接受一个参数，该参数指示其目标是否应在其目标符合立即终止条件时立即失效（参数值 false），或者仅当其目标无效时变得有资格被消灭（参数值true）。我不确定该参数是否会导致 WeakReference 本身在一个 GC 周期内复活，但这可能是一种可能性。

否则，如果您使用 .net 4.0，则有一个名为 ConditionalWeakTable 的类可能会有所帮助；它允许链接各种对象的生命周期。您可以拥有一个可终结对象，该对象持有对您想要弱引用的对象的强引用，并且对该可终结对象的唯一引用存储在 ConditionalWeakTable 中，并由要弱引用的对象作为键控。需要弱引用。后一个对象（ConditionalWeakTable 条目的 Value）将在其对应的Key` 完成时获得最终确定的资格；然后它可以利用它所拥有的强大参考来做一些合适的事情。