NET内存持续增长问题排查

时间：2015-07-19 17:52:06 阅读：197 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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一、背景

在某个NET程序的测试过程中，发现该程序的内存持续增长，无法释放，直到程序关闭后才能释放。经排查，确定问题的根源是在调用WCF服务的实现代码中，下面通过简单代码来重现问题发生的过程。

1、服务端代码，只提供GetFile操作，返回相对较大的内容，便于快速看到内存持续增长的过程。

 1  class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             using (ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(FileImp)))
 6             {
 7                 host.AddServiceEndpoint(typeof(IFile), new WSHttpBinding(), "http://127.0.0.1:9999/FileService");
 8                 if (host.Description.Behaviors.Find<ServiceMetadataBehavior>() == null)
 9                 {
10                     ServiceMetadataBehavior behavior = new ServiceMetadataBehavior();
11                     behavior.HttpGetEnabled = true;
12                     behavior.HttpGetUrl = new Uri("http://127.0.0.1:9999/FileService/metadata");
13                     host.Description.Behaviors.Add(behavior);
14                 }
15                 host.Opened += delegate
16                  {
17                      Console.WriteLine("FileService已经启动，按任意键终止服务！");
18                  };
19                 host.Open();
20                 Console.Read();
21             }
22         }
23     }
24 
25     class FileImp : IFile
26     {
27         static byte[] _fileContent = new byte[1024 * 8];
28 
29         public byte[] GetFile(string fileName)
30         {
31             int loginID = OperationContext.Current.IncomingMessageHeaders.GetHeader<int>("LoginID", string.Empty);
32             Console.WriteLine(string.Format("调用者ID:{0}", loginID));
33             return _fileContent;
34         }
35     }

2、客户端代码，循环调用GetFile操作，在调用前给消息头添加一些登录信息。另外为了避免垃圾回收机制执行的不确定性对内存增长的干扰，在每次调用完毕后，强制启动垃圾回收机制，对所有代进行垃圾回收，确保增长的内存都是可到达，无法对其进行回收。

 1  class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int callCount = 0;
 6             int loginID = 0;
 7             while (true)
 8             {
 9                 using (ChannelFactory<IFile> channelFactory =
10                     new ChannelFactory<IFile>(new WSHttpBinding(), "http://127.0.0.1:9999/FileService"))
11                 {
12                     IFile fileProxy = channelFactory.CreateChannel();
13                     using (fileProxy as IDisposable)
14                     {
15                         //OperationContext.Current = new OperationContext(fileProxy as IContextChannel);
16                         OperationContextScope scope = new OperationContextScope(fileProxy as IContextChannel);
17                         var loginIDHeadInfo = MessageHeader.CreateHeader("LoginID", string.Empty, ++loginID);
18                         OperationContext.Current.OutgoingMessageHeaders.Add(loginIDHeadInfo);
19                         byte[] fileContent = fileProxy.GetFile(string.Empty);
20                     }
21                 }
22                 GC.Collect();//强制启动垃圾回收
23                 Console.WriteLine(string.Format("调用次数：{0}", ++callCount));
24             }
25         }
26     }

二、分析排查

要解决内存持续增长的问题，首先需要定位问题，才能做相应的修复。对于逻辑简单的代码，可以简单直接通过排除法来定位问题代码所在，对于错综复杂的代码，就需要耗费一定时间了。当然除了排除法，还可以借助内存检测工具来快速定位问题代码。对于.net平台,微软提供.net辅助工具CLR Profiler帮助我们的性能测试人员以及研发人员,找到内存没有及时回收,占着内存不释放的方法。监测客户端程序运行的结果如下：

从上图可看到OperationContextScope对象占用了98%的内存，当前OperationContextScope对象持有256个OperationContextScope对象的引用，这些OperationContextScope对象总共持有258个OperationContext的引用，每个OperationContext对象持有客户端代理的相关对象引用，导致每个客户端代理产生的内存在使用完毕后都无法得到释放。

三、问题解决

OperationContextScope类主要作用是创建一个块，其中 OperationContext 对象在范围之内。也就是说创建一个基于OperationContext 的上下文范围，在这范围内共享一个相同的OperationContext对象。这种上下文的特性是支持嵌套的，即一个大的上下文范围内可以有若干个小的上下文范围，而且不会造成相互不干扰。所以如果没显式调用该对象的Dispose方法结束当前上下文恢复前一上下文，再利用OperationContextScope类创建新的上下文，就会一直嵌套下去。所以在这里应该要显式调用Dispose方法结束当前OperationContextScope上下文范围，这样可以解决内存持续增长的问题了。

 1   class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int callCount = 0;
 6             int loginID = 0;
 7             while (true)
 8             {
 9                 using (ChannelFactory<IFile> channelFactory =
10                     new ChannelFactory<IFile>(new WSHttpBinding(), "http://127.0.0.1:9999/FileService"))
11                 {
12                     IFile fileProxy = channelFactory.CreateChannel();
13                     using (fileProxy as IDisposable)
14                     {
15                         //OperationContext.Current = new OperationContext(fileProxy as IContextChannel);
16                         using (OperationContextScope scope = new OperationContextScope(fileProxy as IContextChannel))
17                         {
18                             var loginIDHeadInfo = MessageHeader.CreateHeader("LoginID", string.Empty, ++loginID);
19                             OperationContext.Current.OutgoingMessageHeaders.Add(loginIDHeadInfo);
20                         }
21                         byte[] fileContent = fileProxy.GetFile(string.Empty);
22                     }
23                 }
24                 GC.Collect();//强制启动垃圾回收
25                 Console.WriteLine(string.Format("调用次数：{0}", ++callCount));
26             }
27         }
28     }

四、问题根源

OperationContextScope为什么能持有大量的OperationContext引用？从CLR Profiler工具获取的结果中可以看到OperationContextScope对象通过其内部OperationContextScope对象来持有大量OperationContext对象引用，可以推断该类应该有一个OperationContextScope类型的字段。下面看一下OperationContextScope类的源码。

 1  public sealed class OperationContextScope : IDisposable
 2     {
 3         [ThreadStatic]
 4         static OperationContextScope currentScope;
 5  
 6         OperationContext currentContext;
 7         bool disposed;
 8         readonly OperationContext originalContext = OperationContext.Current;
 9         readonly OperationContextScope originalScope = OperationContextScope.currentScope;
10         readonly Thread thread = Thread.CurrentThread;
11  
12         public OperationContextScope(IContextChannel channel)
13         {
14             this.PushContext(new OperationContext(channel));
15         }
16  
17         public OperationContextScope(OperationContext context)
18         {
19             this.PushContext(context);
20         }
21  
22         public void Dispose()
23         {
24             if (!this.disposed)
25             {
26                 this.disposed = true;
27                 this.PopContext();
28             }
29         }
30  
31         void PushContext(OperationContext context)
32         {
33             this.currentContext = context;
34             OperationContextScope.currentScope = this;
35             OperationContext.Current = this.currentContext;
36         }
37  
38         void PopContext()
39         {
40             if (this.thread != Thread.CurrentThread)
41                 throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperError(new InvalidOperationException(SR.GetString(SR.SFxInvalidContextScopeThread0)));
42  
43             if (OperationContextScope.currentScope != this)
44                 throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperError(new InvalidOperationException(SR.GetString(SR.SFxInterleavedContextScopes0)));
45  
46             if (OperationContext.Current != this.currentContext)
47                 throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperError(new InvalidOperationException(SR.GetString(SR.SFxContextModifiedInsideScope0)));
48  
49             OperationContextScope.currentScope = this.originalScope;
50             OperationContext.Current = this.originalContext;
51  
52             if (this.currentContext != null)
53                 this.currentContext.SetClientReply(null, false);
54         }
55     }

当前的上下文对象由线程唯一的静态字段currentScope持有，其实例字段originalScope保持前一上下文对象的引用，如果使用完毕后不结束当前上下文范围，就会一直嵌套下去，导致所有OperationContext对象都保持可到达，垃圾回收机制无法进行回收，从而使得内存持续增长，直到内存溢出。

技术分享

五、总结

类似OperationContextScope，TranscationScope以XXXScope结尾的类都可以看作Context+ContextScope的设计方式（参考Artech大神的博文：Context+ContextScope——这是否可以看作一种设计模式？），用于在同一范围内共享同一事物或对象。在使用这类上下文对象的时候，确保使用using关键字来使得上下文范围边界可控。

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原文地址：http://www.cnblogs.com/zhulehu/p/4658740.html

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