引言

以个人的经验，在.Net下所有的OOM问题都是有解的，但有一个唯一的例外，就是GC大对象堆的碎片化问题。.Net的GC程序有一个致命缺陷，就是从来不对大对象堆LOH（Large Object Heap）进行内存整理。随着时间的推移，一个持续运行的程序必然面对LOH碎片化的困境。如果程序足够好，例如只有很少量的大对象或者创建大对象的频率足够低，那么LOH碎片化的几率就会降低，但也仅仅是降低而已。对于一个实际的企业应用程序，由于不可能避免大对象的分配，也就不可能避免LOH的碎片化问题，从而也就无法从根本上避免OOM问题。以后有时间再详细探讨.Net GC程序的各个特性，本文先点到即止。

问题现象

大约在08年1月份的时候，我们多次遭遇OOM问题。通过windbg对内存dump文件进行分析，发现LOH碎片化是引发OOM问题的主因。

首先，用!clrstack检查Managed Code调用栈，发现OOM异常的线程最后是在创建某对象。用kb检查Native Code调用栈，发现是GC Heap分配内存失败：

检查各个Heap的分布情况，可以发现SOH（Small Object Heap）基本已耗用殆尽：

但LOH空闲空间还有约110M，而LOH总大小约144M，即LOH空闲率平均高达76%。在GC触发OOM的情况下，GC Heap中还有大量空闲空间，抛开深层次的内部机制不谈，单纯从这一现象看，不能不说是GC程序的失败。究其原因，就是LOH碎片化严重，并且由于LOH不能被压缩，也就无法释放占用的内存空间供GC扩展Segment使用，结果SOH最终耗用殆尽。

通过SOS EX的扩展命令!dumpgen 3可以方便地查看大对象堆中各个对象的情况，发现非常多的对象都是string类型，内容为Html页面片段，大小从100k到900k不等。用do命令可以详查某个string对象的情况：

在内存中为什么会有如此多的Html页面片段呢？难道WebForm的输出不是使用流吗？

问题原因

通过研究发现，这些String对象是Ajax在处理过程中产生的临时对象，具体代码位置在UpdatePanel的RenderChildren方法中：

问题就在于调用了HtmlTextWriter.InnerWriter.ToString方法，这会把base.RenderChildren方法所形成的Html页面内容整个输出为一个字符串。如果页面尺寸较大，该String对象就会进入大对象堆。由于这是一个底层方法，每次基于Ajax的页面交互都会走到这个方法，使用频度较高，所以长时间使用或并发活动较多就会造成LOH碎片化。

使用UpdatePanel是一种快捷地将传统asp.net webform改造为ajax应用的方法，可以快速实现页面无闪烁的效果，改进客户体验。但这种方案会付出额外的性能开销，因为基本上webform页面生命周期的各个阶段还是都会走到（细节上略有差异）。Webform原有消耗都少不了，而Ajax框架还要增加很多额外处理，例如对Render内容增加特定标记，以便Ajax客户端JS脚本可以解析，进而完成动态更改DOM节点的工作等。而由于上述缺陷的存在，只要使用UpdatePanel，就免不了要面对LOH碎片化的困境。

问题解法

UpdatePanel需要获取子控件的Render内容，并增加额外处理。为此目的，使用了StringWriter来记录Render内容，而StringWriter内部使用StringBuilder来存储所有Write方法写入的数据。在.Net 2.0上解这个问题，要稍微费一些功夫，原因在于.Net 2.0的StringBuilder其实现存在缺陷：

.Net 2.0的StringBuilder，内部的存储结构就是一个简单的string对象。当内部的string对象其容量不足以容纳新的Append数据时，就需要扩展容量，扩展方式为容量加倍。在容量扩展后，老的string对象及新Append的数据要拷贝到新的内存区域。这个过程中，会生成新的string对象及废弃老的string对象。如果string对象的尺寸已经大于85k，那么每次容量扩展就会有两个string对象进入到LOH中。本质上，相对于直接用“+”方式连接两个string对象，StringBuilder只是大幅降低了临时string对象的生成频率，而并不能彻底规避临时string对象的生成。

由于这个原因，在.Net 2.0上，UpdatePanel一旦使用StringWriter，其实早在base.RenderChildren的过程中就已经无法避免LOH碎片了，并不局限于最后调用那个StringWriter.ToString方法。因此，在.Net 2.0上解决这个问题，必须避免使用StringWriter，而靠实现一种不会出现Large Object问题的Stream来解决。

在.Net 4.0上，这个问题的解决方案变得简单了，因为.Net 4.0实现的StringBuilder彻底规避了临时string对象的生成，并且整个处理过程中不会出现Large Object。这样，代码就可以沿用StringWriter，只需为PageRequestManager的EncodeString方法增加一个参数重载的形式：

internal static void EncodeString(TextWriter writer, string type, string id, StringBuilder builder);

在该方法内部，通过StringBuilder的CopyTo方法把字符串内容分段拷贝到一个Buffer中，并逐个写入流。

后记

在08年4月份的时候，我们已经整理过这个问题的描述并反馈给微软公司。但查看最新的.Net 4.0版本，这个缺陷竟然仍然没有修复。或许，在.Net 2.0下，的确有一些修复的难度。但在.Net 4.0下，也就是十几行代码的事情，这就有些不能理解了。

当然，一切问题的根源在于GC不能应对LOH碎片化的情况，会出现OOM这种致命的错误。如果.Net的GC程序能对LOH做更好的处理，那也就用不着大家如此如履薄冰般地编写程序了。