程序内存一直在泄漏，原来是异步死循环了 !-内存异步工作

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一、背景

1. 讲故事

上个月有位朋友找到我，说他的程序出现了内存泄漏，不知道如何进一步分析，截图如下：

朋友这段话已经说的非常言简意赅了，那就上 windbg 说话吧。

二、Windbg 分析

1. 到底是哪一方面的泄漏

根据朋友描述，程序运行一段时间后，内存就炸了，应该没造成人员伤亡，不然也不会跟我wx聊天了，这里可以用 .time 看看当前的 process 跑了多久。

0:000> .time 
Debug session time: Thu Oct 21 14:54:39.000 2021 (UTC + 8:00) 
System Uptime: 6 days 4:37:27.851 
Process Uptime: 0 days 0:40:14.000 
  Kernel time: 0 days 0:01:55.000 
  User time: 0 days 0:07:33.000

看的出来，这个 dump 是在程序跑了 40min 之后抓的，接下来我们比较一下 process 的内存和 gc堆占比, 看看到底是哪一块的泄漏。

0:000> !address -summary 
 
--- State Summary ---------------- RgnCount ----------- Total Size -------- %ofBusy %ofTotal 
MEM_FREE                                327     7dfc`c665a000 ( 125.987 TB)           98.43% 
MEM_RESERVE                             481      201`e91a2000 (   2.007 TB)  99.74%    1.57% 
MEM_COMMIT                             2307        1`507f4000 (   5.258 GB)   0.26%    0.00% 
 
0:000> !eeheap -gc 
Number of GC Heaps: 2 
------------------------------ 
 
GC Allocated Heap Size:    Size: 0x139923528 (5260850472) bytes. 
GC Committed Heap Size:    Size: 0x13bf23000 (5300695040) bytes.

2. 到底是什么占用了如此大的内存

知道是托管层的泄漏，感觉一下子就幸福起来了，接下来用 !dumpheap -stat 看看有没有什么大对象可挖。

0:000> !dumpheap -stat 
Statistics: 
              MT    Count    TotalSize Class Name 
00007ffdeb1fc400  5362921    128710104 xxxBLLs.xxx.BundleBiz+<>c__DisplayClass20_0 
00007ffdeaeff140  5362929    171613728 System.Collections.Generic.List`1[[xxx.xxx, xxx]] 
00007ffdeaeff640  5362957    171615272 xxx.BLLs.Plan.Dto.xxx[] 
00007ffde8171e18 16146362    841456072 System.String 
00007ffdeb210098  5362921   1415811144 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
00007ffdea9ca260  5362921   2359685240 xxx.Bundle

从输出看，内存主要被 xxx.Bundle 和 AsyncTaskMethodBuilder 两大类对象给吃掉了，数量都高达 536w，这里有一个非常有意思的地方，如果你了解异步，我相信你一看就能看出 AsyncTaskMethodBuilder + VoidTaskResult 是干嘛的，按照经验，这位朋友应该误入了异步无限递归，那怎么去挖呢?接着往下看。

3. 寻找问题代码

看到上面的 xxx.BundleBiz+d__20 了吗?这个正是异步操作所涉及到的类和方法，接下来用 ILSpy 反射出 BundleBiz 下的匿名类 d__20 , 如下图所示：

虽然找到了源码，但代码是 ILSpy 反编译出来的异步状态机，接下来的一个问题是，如何根据状态机代码反向寻找到 await ，async 代码呢?在 ILSpy 中有一个 used by 功能，在这里可以用起来了。

双击 used by 就能看到真正的调用代码，简化后如下：

public async Task DistributionBundle(List<Bundle> list, List<xxx> bwdList, xxx item, List<xxx> sumDetails, List<xxx> details, BundleParameter bundleParameter, IEnumerable<dynamic> labels) 
{ 
 int num = 0; 
 foreach (xxx detail in sumDetails) 
 { 
  IEnumerable<xxx> woDetails = details.Where((xxx w) => w.Size == detail.Size && w.Color == detail.Color); 
  foreach (xxx item2 in woDetails) 
  { 
            xxx 
  } 
  woDetails = woDetails.OrderBy((xxx s) => s.Seq).ToList(); 
  num++; 
        xxx 
  Bundle bundle = new Bundle(); 
  Bundle bundle2 = bundle; 
  bundle2.BundleId = await _repo.CreateBundleId(); 
   
  foreach (xxx item3 in woDetails) 
  { 
   item3.TaskQty = item3.WoQty + Math.Ceiling(item3.WoQty * item3.OverCutRate); 
   decimal value = default(decimal); 
  } 
 
  await DistributionBundle(list, bwdList, item, sumDetails, details, bundleParameter, labels); 
 } 
}

仔细看上面这段代码, 我去， await DistributionBundle(list, bwdList, item, sumDetails, details, bundleParameter, labels); 又调用了自身，看样子是某种条件下陷入了一个死递归。

有些朋友可能要问，除了经验之外，能从 dump 中分析出来吗?当然可以，从 500w+ 中抽一个看看它的 !gcroot 即可。

0:000> !DumpHeap /d -mt 00007ffdeb210098 
         Address               MT     Size 
000001a297913a68 00007ffdeb210098      264      
000001a297913b70 00007ffdeb210098      264   
 
0:000> !gcroot 000001a297913a68 
Thread 5ac: 
    000000470B1EE4E0 00007FFE45103552 System.Threading.Tasks.Task.SpinThenBlockingWait(Int32, System.Threading.CancellationToken) [/_/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Threading/Tasks/Task.cs @ 2922] 
        rbp+10: 000000470b1ee550 
            ->  000001A297A25D88 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[Microsoft.Extensions.Hosting.HostingAbstractionsHostExtensions+<RunAsync>d__4, Microsoft.Extensions.Hosting.Abstractions]] 
            ->  000001A29796D8C0 Microsoft.Extensions.Hosting.Internal.Host 
            ... 
            ->  000001A298213248 System.Data.SqlClient.TdsParserStateObjectNative 
            ->  000001A32E6AB700 System.Threading.Tasks.TaskFactory`1+<>c__DisplayClass38_0`1[[System.Data.SqlClient.SqlDataReader, System.Data.SqlClient],[System.Data.CommandBehavior, System.Data.Common]] 
            ->  000001A32E6AB728 System.Threading.Tasks.Task`1[[System.Data.SqlClient.SqlDataReader, System.Data.SqlClient]] 
            ->  000001A32E6ABB18 System.Threading.Tasks.StandardTaskContinuation 
            ->  000001A32E6ABA80 System.Threading.Tasks.ContinuationTaskFromResultTask`1[[System.Data.SqlClient.SqlDataReader, System.Data.SqlClient]] 
            ->  000001A32E6AB6C0 System.Action`1[[System.Threading.Tasks.Task`1[[System.Data.SqlClient.SqlDataReader, System.Data.SqlClient]], System.Private.CoreLib]] 
            ->  000001A32E6AB428 System.Data.SqlClient.SqlCommand+<>c__DisplayClass130_0 
            ... 
            ->  000001A32E6ABC08 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.String, System.Private.CoreLib],[Dapper.SqlMapper+<QueryRowAsync>d__34`1[[System.String, System.Private.CoreLib]], Dapper]] 
            ->  000001A32E6ABD20 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.String, System.Private.CoreLib],[xxx.DALs.xxx.BundleRepo+<CreateBundleId>d__12, xxx]] 
            ->  000001A32E6ABD98 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ->  000001A32E6A6BD8 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ->  000001A433250520 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ->  000001A32E69E0F8 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ->  000001A433247D28 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ->  000001A433246330 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ->  000001A32E69A568 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ->  000001A433245408 System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder`1+AsyncStateMachineBox`1[[System.Threading.Tasks.VoidTaskResult, System.Private.CoreLib],[xxx.BundleBiz+<DistributionBundle>d__20, xxx]] 
            ...

从调用栈来看，代码貌似是从数据库读取记录的过程中陷入死循环的。

4. 为什么没有出现栈溢出

一看到无限循环，我相信很多朋友肯定要问，为啥没出现堆栈溢出，毕竟默认的线程栈空间仅仅 1M 而已，从 !gcroot 上看，这些引用都是挂在 5ac 线程上，也就是下面输出的主线程 ,而且主线程栈也非常干净。

0:000> !t 
ThreadCount:      30 
UnstartedThread:  0 
BackgroundThread: 24 
PendingThread:    0 
DeadThread:       5 
Hosted Runtime:   no 
                                                                                                            Lock   
 DBG   ID     OSID ThreadOBJ           State GC Mode     GC Alloc Context                  Domain           Count Apt Exception 
   0    1      5ac 000001A29752CDF0  202a020 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001a29754c570 0     MTA  
   4    2     1e64 000001A29752A490    2b220 Preemptive  0000000000000000:0000000000000000 000001a29754c570 0     MTA (Finalizer)  
... 
 
 
0:000> !clrstack  
OS Thread Id: 0x5ac (0) 
        Child SP               IP Call Site 
000000470B1EE1D0 00007ffe5eb30544 [GCFrame: 000000470b1ee1d0]  
000000470B1EE318 00007ffe5eb30544 [HelperMethodFrame_1OBJ: 000000470b1ee318] System.Threading.Monitor.ObjWait(Boolean, Int32, System.Object) 
000000470B1EE440 00007ffe45103c25 System.Threading.ManualResetEventSlim.Wait(Int32, System.Threading.CancellationToken) 
000000470B1EE4E0 00007ffe45103552 System.Threading.Tasks.Task.SpinThenBlockingWait(Int32, System.Threading.CancellationToken) [/_/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Threading/Tasks/Task.cs @ 2922] 
000000470B1EE550 00007ffe451032cf System.Threading.Tasks.Task.InternalWaitCore(Int32, System.Threading.CancellationToken) [/_/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Threading/Tasks/Task.cs @ 2861] 
000000470B1EE5D0 00007ffe45121b04 System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification(System.Threading.Tasks.Task) [/_/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Runtime/CompilerServices/TaskAwaiter.cs @ 143] 
000000470B1EE600 00007ffe4510482d System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.GetResult() [/_/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Runtime/CompilerServices/TaskAwaiter.cs @ 106] 
000000470B1EE630 00007ffe4de36595 Microsoft.Extensions.Hosting.HostingAbstractionsHostExtensions.Run(Microsoft.Extensions.Hosting.IHost) [/_/src/Hosting/Abstractions/src/HostingAbstractionsHostExtensions.cs @ 49] 
000000470B1EE660 00007ffde80f3b4b xxx.Program.Main(System.String[]) 
000000470B1EE8B8 00007ffe47c06c93 [GCFrame: 000000470b1ee8b8]  
000000470B1EEE50 00007ffe47c06c93 [GCFrame: 000000470b1eee50]

如果你稍微了解一点异步的玩法，你应该知道这其中有一个 IO完成端口的概念，它可以实现句柄和 ThreadPool 的绑定，无限递归只不过是进了 IO完成端口的待回调队列中而已，理论上和栈空间没什么关系，也就不会出现栈溢出了。

三、总结

本次内存泄漏的事故主要还是因为程序员的大意，也许是长期的 996 给弄恍惚了 ??????，有了这些信息，修正起来相信会非常简单。

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