C# 定時器保活機制引起的內存泄露問題

C# 中有三種定時器，System.Windows.Forms 中的定時器和 System.Timers.Timer 的工作方式是完全一樣的，所以，這裏我們僅討論 System.Timers.Timer 和 System.Threading.Timer

1、定時器保活

先來看一個例子：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Start();

        GC.Collect();
        Read();
    }

    static void Start()
    {
        Foo f = new Foo();
        System.Threading.Thread.Sleep(5_000);
    }
}

public class Foo
{
    System.Timers.Timer _timer;

    public Foo()
    {
        _timer = new System.Timers.Timer(1000);
        _timer.Elapsed += timer_Elapsed;
        _timer.Start();
    }

    private void timer_Elapsed(object sender, System.Timers.ElapsedEventArgs e)
    {
        WriteLine("System.Timers.Timer Elapsed.");
    }
    
    ~Foo()
    {
        WriteLine("---------- End ----------");
    }
}

運行結果如下：

System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
...

在 Start 方法結束後，Foo 實例已經失去了作用域，按理說應該被回收，但實際並沒有（因爲析構函數沒有執行，所以肯定實例未被回收）。

這就是定時器的 保活機制，因爲定時器需要執行 timer_Elapsed 方法，而該方法屬於 Foo 實例，所以 Foo 實例被保活了。

但多數時候這並不是我們想要的結果，這種結果導致的結果就是 內存泄露，解決方案是：先將定時器 Dispose。

public class Foo : IDisposable
{
    ...
    public void Dispose()
    {
        _timer.Dispose();
    }
}

一個很好的準則是：如果類中的任何字段所賦的對象實現了IDisposable 接口，那麼該類也應當實現 IDisposable 接口。

在這個例子中，不止 Dispose 方法，Stop 方法和設置 AutoReset = false，都能起到釋放對象的目的。但是如果在 Stop 方法之後又調用了 Start 方法，那麼對象依然會被保活，即便 Stop 之後進行強制垃圾回收，也無法回收對象。

System.Timers.Timer 和 System.Threading.Timer 的保活機制是類似的。

保活機制是由於定時器引用了實例中的方法，那麼，如果定時器不引用實例中的方法呢？

2、不保活下 System.Timers.Timer 和 System.Threading.Timer 的差異

要消除定時器對實例方法的引用也很簡單，將 timer_Elapsed 方法改成 靜態 的就好了。（靜態方法屬於類而非實例。）

改成靜態方法後再次運行示例，結果如下：

System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
---------- End ----------
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
System.Timers.Timer Elapsed.
...

Foo 實例是被銷燬了（析構函數已運行，打印出了 End），但定時器還在執行，這是爲什麼呢？

這是因爲，.NET Framework 會確保 System.Timers.Timer 的存活，即便其所屬實例已經被銷燬回收。

如果改成 System.Threading.Timer，又會如何？

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Start();

        GC.Collect();
        Read();
    }

    static void Start()
    {
        Foo2 f2 = new Foo2();
        System.Threading.Thread.Sleep(5_000);
    }
}

public class Foo2
{
    System.Threading.Timer _timer;

    public Foo2()
    {
        _timer = new System.Threading.Timer(timerTick, null, 0, 1000);
    }

    static void timerTick(object state)
    {
        WriteLine("System.Threading.Timer Elapsed.");
    }

    ~Foo2()
    {
        WriteLine("---------- End ----------");
    }
}

注意，這裏的 timerTick 方法是靜態的。運行結果如下：

System.Threading.Timer Elapsed.
System.Threading.Timer Elapsed.
System.Threading.Timer Elapsed.
System.Threading.Timer Elapsed.
System.Threading.Timer Elapsed.
---------- End ----------

可見，隨着 Foo2 實例銷燬，_timer 也自動停止並銷燬了。

這是因爲，.NET Framework 不會保存激活 System.Threading.Timer 的引用，而是直接引用回調委託。