C# 定时器保活机制引起的内存泄露问题

C# 中有三种定时器，System.Windows.Forms 中的定时器和 System.Timers.Timer 的工作方式是完全一样的，所以，这里我们仅讨论 System.Timers.Timer 和 System.Threading.Timer

1、定时器保活

先来看一个例子：

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 ----------");
    }
}

运行结果如下：

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 方法结束后，Foo 实例已经失去了作用域，按理说应该被回收，但实际并没有（因为析构函数没有执行，所以肯定实例未被回收）。

这就是定时器的 保活机制，因为定时器需要执行 timer_Elapsed 方法，而该方法属于 Foo 实例，所以 Foo 实例被保活了。

但多数时候这并不是我们想要的结果，这种结果导致的结果就是 内存泄露，解决方案是：先将定时器 Dispose。

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

一个很好的准则是：如果类中的任何字段所赋的对象实现了IDisposable 接口，那么该类也应当实现 IDisposable 接口。

在这个例子中，不止 Dispose 方法，Stop 方法和设置 AutoReset = false，都能起到释放对象的目的。但是如果在 Stop 方法之后又调用了 Start 方法，那么对象依然会被保活，即便 Stop 之后进行强制垃圾回收，也无法回收对象。

System.Timers.Timer 和 System.Threading.Timer 的保活机制是类似的。

保活机制是由于定时器引用了实例中的方法，那么，如果定时器不引用实例中的方法呢？

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

要消除定时器对实例方法的引用也很简单，将 timer_Elapsed 方法改成 静态 的就好了。（静态方法属于类而非实例。）

改成静态方法后再次运行示例，结果如下：

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 实例是被销毁了（析构函数已运行，打印出了 End），但定时器还在执行，这是为什么呢？

这是因为，.NET Framework 会确保 System.Timers.Timer 的存活，即便其所属实例已经被销毁回收。

如果改成 System.Threading.Timer，又会如何？

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，这里的 timerTick 方法是静态的。运行结果如下：

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

可见，随着 Foo2 实例销毁，_timer 也自动停止并销毁了。

这是因为，.NET Framework 不会保存激活 System.Threading.Timer 的引用，而是直接引用回调委托。