如何避免C#中Task.Run后台线程生成的Android Bitmap被自动释放？

问题背景 #

我在C#中封装了NativeBitmap类来包装Android的Bitmap：

public class NativeBitmap {
    public Android.Graphics.Bitmap bitmap;
    public int rawHeight = 0;
    public int rawWidth = 0;
}

通过getNativeBitmapFromDisk方法从磁盘加载Bitmap到该类：

private async Task<NativeBitmap> getNativeBitmapFromDisk(string localPhotoPathAndName) {

    NativeBitmap nativeBitmap = new();

    using (FileStream fs = File.Open(localPhotoPathAndName, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read)) {

        nativeBitmap.bitmap = Android.Graphics.BitmapFactory.DecodeStream(fs);
        nativeBitmap.rawWidth = nativeBitmap.bitmap.Width;
        nativeBitmap.rawHeight = nativeBitmap.bitmap.Height;   
    }
    return nativeBitmap;

}

该方法在主线程运行时正常，但通过Task.Run放到后台线程运行时不稳定，频繁抛出异常：

// 主线程方式（正常）：
photoNativeBitmap[0] = await getNativeBitmapFromDisk(localPhotoPathAndName); 

// 后台线程方式（不稳定）：
photoNativeBitmap[0] = await Task.Run(() => getNativeBitmapFromDisk(localPhotoPathAndName)); 

try {
    Debug.WriteLine("GOT ANDROID PHOTO, WIDTH: " + photoNativeBitmap[0].bitmap.Width);
}
catch (Exception e) {
    Debug.WriteLine("EXCEPTION ON TASK RUN: " + e.Message);
}

异常信息：

Cannot access a disposed object. Object name: 'Android.Graphics.Bitmap'

疑问：这是预期行为还是C#/.NET的bug？如何通过Task.Run实现后台加载同时避免Bitmap被垃圾回收？

原因分析 #

这不是.NET的bug，是Android Bitmap的线程关联性和垃圾回收机制导致的预期行为：

• Android的Bitmap对象（尤其是基于Skia的实现）和创建它的线程存在隐性关联，后台线程创建的Bitmap如果没有被主线程及时持有强引用，容易被GC标记回收。
• 后台线程执行完毕后，局部变量的生命周期结束，若主线程对Bitmap的引用未及时建立，GC可能提前回收该Bitmap资源。

解决方案 #

方案1：确保主线程立即持有强引用 #

在后台任务完成后，主线程立即将Bitmap对象的引用固定，避免GC回收：

// 后台线程加载后，强制回到主线程持有引用
photoNativeBitmap[0] = await Task.Run(() => getNativeBitmapFromDisk(localPhotoPathAndName)).ConfigureAwait(true);

// 立即访问Bitmap属性，触发引用绑定，防止GC提前回收
if (photoNativeBitmap[0].bitmap != null)
{
    var _ = photoNativeBitmap[0].bitmap.Width;
    var __ = photoNativeBitmap[0].bitmap.Height;
}

ConfigureAwait(true)确保后续代码回到主线程执行，主线程的强引用会阻止GC回收Bitmap。

方案2：手动管理Bitmap生命周期 #

修改NativeBitmap类实现IDisposable接口，通过显式引用计数避免Bitmap被意外回收：

public class NativeBitmap : IDisposable {
    public Android.Graphics.Bitmap bitmap;
    public int rawHeight = 0;
    public int rawWidth = 0;
    private bool _disposed = false;

    public void Dispose()
    {
        Dispose(true);
        GC.SuppressFinalize(this);
    }

    protected virtual void Dispose(bool disposing)
    {
        if (_disposed) return;
        
        // 释放非托管Bitmap资源
        bitmap?.Recycle();
        bitmap = null;
        _disposed = true;
    }

    ~NativeBitmap()
    {
        Dispose(false);
    }
}

使用时在主线程中保持对NativeBitmap对象的强引用，直到不再需要时手动释放：

// 后台加载后，主线程持有NativeBitmap强引用
var nativeBmp = await Task.Run(() => getNativeBitmapFromDisk(localPhotoPathAndName)).ConfigureAwait(true);
photoNativeBitmap[0] = nativeBmp;
Debug.WriteLine("GOT ANDROID PHOTO, WIDTH: " + nativeBmp.bitmap.Width);

// 不再使用时手动释放
// photoNativeBitmap[0]?.Dispose();

方案3：创建跨线程兼容的Bitmap #

通过BitmapFactory.Options设置inMutable=true，创建可跨线程访问的可变Bitmap，降低线程关联性导致的回收风险：

private async Task<NativeBitmap> getNativeBitmapFromDisk(string localPhotoPathAndName) {

    NativeBitmap nativeBitmap = new();
    var options = new Android.Graphics.BitmapFactory.Options();
    options.InMutable = true; // 创建可变Bitmap，减少线程绑定限制

    using (FileStream fs = File.Open(localPhotoPathAndName, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read)) {
        nativeBitmap.bitmap = Android.Graphics.BitmapFactory.DecodeStream(fs, null, options);
        if (nativeBitmap.bitmap != null)
        {
            nativeBitmap.rawWidth = nativeBitmap.bitmap.Width;
            nativeBitmap.rawHeight = nativeBitmap.bitmap.Height;   
        }
    }
    return nativeBitmap;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mike