ASP.NET Core IMemoryCache.GetOrCreateAsync返回null空引用异常排查

问题现象 #

ASP.NET Core 3.1项目中，代码行if (foosDictionary.TryGetValue(id, out var foo))频繁抛出NullReferenceException，异常堆栈定位到CustomClass.cs第900行（即上述TryGetValue调用行），问题无法稳定复现。

核心业务逻辑 #

• 通过_cache.GetOrCreateAsync<Dictionary<Guid, Foo>>获取键为cacheKey的缓存字典，设置缓存绝对过期时间为15秒
• 缓存未命中时，调用仓储层repository.GetFoos()（基于Dapper.QueryAsync实现）获取IEnumerable<Foo>集合，通过ToDictionary()转换为Dictionary<Guid, Foo>存入缓存
• 若缓存获取的字典中不存在目标id对应数据，则重新拉取数据生成新字典返回

已排除诱因 #

• await repository.GetFoos()返回null：手动硬编码模拟该方法返回null时，异常触发位置与当前堆栈不符
• .ToDictionary()源集合为null：该场景下异常会直接抛出，堆栈指向GetOrCreateAsync调用处，与当前异常位置不匹配
• 多线程并发导致当前线程持有引用被置空

初步排查结论 #

初步判定异常由GetOrCreateAsync方法返回null导致，但无法定位返回null的具体原因：按照方法预期逻辑，缓存键无对应值时会执行委托创建新值，生成字典的委托不可能返回null；内存缓存通过services.AddMemoryCache()注册，项目引用的GetOrCreateAsync扩展方法版本为v6.0.0，实际运行时加载的实现版本为v3.1.0。
待确认问题：

• GetOrCreateAsync是否存在返回null的场景
• 如何复现该问题
• 对应的修复方式

根因说明 #

该问题由两个因素共同导致：

1. 程序集版本加载冲突：项目虽然引用了v6.0.0版本的缓存扩展包，但运行时实际加载的是v3.1.0版本的GetOrCreateAsync实现。
2. v3.1.0版本已知并发竞态bug：v3.1.0的GetOrCreateAsync内部锁逻辑存在缺陷，当多个线程同时触发同一个缓存键的未命中回源时，第一个线程进入委托执行回源创建缓存值的过程中，缓存会先插入一个null占位条目；其他等待锁的线程在锁释放后，不会二次校验缓存条目是否完成赋值，存在概率直接读取到这个null占位值并返回，最终导致后续调用TryGetValue时触发空引用。这也是问题无法稳定复现的核心原因——只有当缓存刚好过期、多个请求同时命中同一个缓存键触发回源时才会触发。

复现方式 #

可以通过以下步骤稳定复现问题：

• 将目标缓存的过期时间设置为极短值（如100ms）
• 在缓存回源委托中增加100ms左右的延迟，模拟数据库查询耗时
• 使用压测工具对依赖该缓存的接口发起持续高并发请求，通常运行1~2分钟即可复现foosDictionary为null触发的空引用异常。

修复方案 #

1. 解决程序集版本冲突
   将项目中所有Microsoft.Extensions.Caching相关NuGet包统一升级，或在项目配置中添加正确的程序集绑定重定向，确保运行时加载v6.0.0版本的缓存扩展实现——v6及以上版本已经修复了上述并发竞态bug，不会再出现返回null占位值的问题。
2. 增加null值兜底校验（全版本兼容防护）
   无论是否升级版本，都建议对GetOrCreateAsync的返回值增加null校验，遇到null时主动清除无效缓存、重新执行回源逻辑，从根源上避免空引用，参考代码如下：

   var cacheKey = "cacheKey";
   var foosDictionary = await _cache.GetOrCreateAsync<Dictionary<Guid, Foo>>(cacheKey, async entry =>
   {
       entry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromSeconds(15);
       var foos = await repository.GetFoos();
       return foos.ToDictionary(f => f.Id);
   });
   
   // 兜底处理null返回场景，规避版本bug/异常状态
   if (foosDictionary == null)
   {
       _cache.Remove(cacheKey);
       var foos = await repository.GetFoos();
       foosDictionary = foos.ToDictionary(f => f.Id);
       _cache.Set(cacheKey, foosDictionary, TimeSpan.FromSeconds(15));
   }
   
   // 后续执行业务判断
   if (foosDictionary.TryGetValue(id, out var foo))
   {
       // 业务逻辑处理
   }
   

3. 缓存使用优化建议
   不建议长期缓存可变集合对象，缓存过期时间内如果存在数据更新，需要主动同步更新缓存值，避免脏数据；如果后续切换为分布式缓存，注意集合对象序列化/反序列化的兼容性配置。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Nikita Kalimov