.NET 中 MD5 編碼的內存泄露問題分析

問題描述與定位

最近一個項目中要加工處理700多萬條的三元組數據，總是在執行到二三百萬條的時候就報內存溢出了。不斷的檢查代碼，各種對象局部化；使用.net profiler分析堆棧內存，發現有大量的String對象創建沒有及時回收，于是對程序中各處的字符串拼接做了優化處理，但是結果不是很明顯，還是會出現內存溢出的情況，只不過出現的晚一點。

又經過反復的對代碼段注釋測試，最后定位到可能出現內存泄露的函數(被調用700萬次以上)如下：

        public static string MD5Encode(string source)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(source))
                return source;

            MD5 md5 = new MD5CryptoServiceProvider();
            byte[] s = md5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(source));
            return BitConverter.ToString(s).Replace("-", "");
        }

分別注釋8、7、6行代碼，發現只有md5對象的創建時候，還是會出現內存溢出。OK，最后確定造成內存泄露的對象就是MD5CryptoServiceProvider。

問題解決

找到問題的原因了，就開始嘗試解決辦法，既然MD5CryptoServiceProvider對象的創建會造成內存泄露，就只創建一個對象實例試試(單例化)，修改后，代碼如下(代碼相對簡單，注釋已移除)：

        public static string MD5Encode(string source)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(source))
                return source;

            MD5 md5 = GetMd5Instance();
            byte[] s = md5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(source));
            return BitConverter.ToString(s).Replace("-", "");
        }

        private static MD5CryptoServiceProvider _md5Instance;
        private MD5CryptoServiceProvider GetMd5Instance()
        {
            return _md5Instance ?? (_md5Instance = new MD5CryptoServiceProvider());
        }

經過幾輪測試，沒有再出現內存溢出，問題解決了。

原理依據

既然 MD5CryptoServiceProvider會造成內存泄露，肯定是要有原因的，微軟也給出了提示，這個類是非線程安全的。MSDN的描述如下：

使用建議

既然 MD5CryptoServiceProvider的實例是非線程安全的，使用單例模式也是一種辦法。同時，如果不考慮和老系統的兼容問題，請使用新的取hash的算法sha，MSDN上面也有建議：

SHA1、SHA384、SHA256、SHA512都有線程安全的子類：{X}Managed，可以使用這樣的子類放心創建實例：

        public static string Md5Encode(string source)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(source))
                return source;

            //MD5 md5 = GetMd5Instance();
            //byte[] s = md5.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(source));

            SHA512 shaM = new SHA512Managed();
            byte[] s = shaM.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(source));

            //SHA1 shaM = new SHA1Managed();
            //byte[] s = shaM.ComputeHash(Encoding.UTF8.GetBytes(source));

            return BitConverter.ToString(s).Replace("-", "");
        }

當然， {X} CryptoServiceProvider類型的實例依然是非線程安全的，要是使用 {X} CryptoServiceProvider，仍然要注意內存泄露問題。