原则15:使用 using 和 try/finally 清理资源

By D.S.Qiu

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非托管资源类型必须使用 IDisposable 接口的 Dispose() 方法释放。.NET 的这个规则使得释放资源的职责是类型的使用者,而不是类型和系统。因此,任何时候你使用的类型有 Dispose() 方法,你就有责任调用 Dispose() 释放资源。最好的方法来保证 Dispose() 被调用时使用 using 语句或 try/finally 块。

所有包含非托管资源的类型都应该实现 IDisposable 接口。此外,如果你没有恰当的回收这些类型,它们会被动创建析构函数。如果你忘记回收这些对象,这些非内存资源会在晚些时候析构函数被执行的时候释放。这就会使得这些对象在内存待的时间更久,从而会使得应用程序因占用系统资源过多而变慢。

幸运的是, C# 语言设计者知道显示释放资源是一个很常见的操作。他们给语言添加了关键字使得会更容易。

public void ExecuteCommand(string connString, string commandString)
{ 
    SqlConnection myConnection = new SqlConnection(connString);
    SqlCommand mySqlCommand = new SqlCommand(commandString, myConnection);
    myConnection.Open(); 
    mySqlCommand.ExecuteNonQuery();
}

在这个例子中,有两个可回收的对象没有恰当地被清理:SqlConnection 和 SqlCommand 。这两个对象会一直停留在内存中直到它们的析构函数被调用。(这两个类都从 System.ComponentModel.Component 继承析构函数。

通过在执行命令和连接结束的时候调用 Dispose 修复这个这个问题:

public void ExecuteCommand(string connString, string commandString)
{
    SqlConnection myConnection = new SqlConnection(connString);
    SqlCommand mySqlCommand = new SqlCommand(commandString, myConnection);
    myConnection.Open(); 
    mySqlCommand.ExecuteNonQuery();
    mySqlCommand.Dispose(); 
    myConnection.Dispose();
}

那样处理就很好了,除非这个 SQL 命令执行抛出了异常。这时,上面例子的 Dispose() 就不会被执行。使用 using 语句可以保证 Dispose() 被调用。你使用 using 语句分配对象,C# 编译器就会产生 try/finally 块包含这些对象:

public void ExecuteCommand(string connString, string commandString)
{
    using (SqlConnection myConnection = new SqlConnection(connString)) 
    {
        using (SqlCommand mySqlCommand = new SqlCommand(commandString, myConnection))
        {
            myConnection.Open(); 
            mySqlCommand.ExecuteNonQuery();
        } 
    }
}

当你在函数使用一个可回收对象时, using 块是最简单方法确保对象被恰当回收。using 语句会产生 try/finally 块包裹被分配的对象。下面两段代码的 IL 代码是一样的:

SqlConnection myConnection = null;
// Example Using clause: 
using (myConnection = new SqlConnection(connString)) 
{
    myConnection.Open(); 
}
// example Try / Catch block: 
try 
{
    myConnection = new SqlConnection(connString); 
    myConnection.Open();
}
finally 
{
    myConnection.Dispose(); 
}

如果你对没有实现 IDisposable 类型上使用 using 语句,C# 编译器会报错。例如:

// Does not compile: 
// String is sealed, and does not support IDisposable. 
using (string msg = "This is a message")
Console.WriteLine(msg);

using 语句对在编译时期类型实现 IDisposable 接口才能正常工作。你不能对任意对象使用:

// Does not compile. 
// Object does not support IDisposable. 
using (object obj = Factory.CreateResource())
Console.WriteLine(obj.ToString());

快速保护方法是使用 as 语句可以转换为安全可回收对象不管是否实现 IDisposable 接口:

// The correct fix. 
// Object may or may not support IDisposable.
object obj = Factory.CreateResource();
using (obj as IDisposable) 
Console.WriteLine(obj.ToString());

如果 obj 实现了 IDisposable ,using 语句会产生清理的代码。否则,using 语句变为 using(null) 这样是安全的而且不做任何处理。如果你还是不确定使用 using 块包裹对象是否是正确的,为了安全:假设那样做是正确的并且像前面的方法一样使用 using 包裹对象。

这是只是介绍一个简单的情况:当你在对象内使用可回收的局部对象,使用 using 语句包裹这个对象。现在看几个复杂的用法。在第一个例子两个不同对象需要回收:连接和命令。前面的做法是使用两个 using 语句,将需要回收的两个对象分别放在里面。每个 using 语句都会产生一个 try/finally 块。等价于你写了下面的代码:

public void ExecuteCommand(string connString, string commandString)
{ 
    SqlConnection myConnection = null;
    SqlCommand mySqlCommand = null; 
    try 
    {
        myConnection = new SqlConnection(connString); 
        try 
        {
            mySqlCommand = new SqlCommand(commandString, myConnection);
            myConnection.Open(); 
            mySqlCommand.ExecuteNonQuery();
        } 
        finally 
        {
        if (mySqlCommand != null) 
            mySqlCommand.Dispose();
        } 
    } 
    finally 
    {
    if (myConnection != null) 
        myConnection.Dispose();
    } 
}

每个 using 语句都会创建一个嵌套的 try/finally 块。幸好,我们很少会在一个分配两个实现 IDisposable 不同的对象。这种情况下,可以允许那样,因为它能正常工作。但是,如果你要分配多个实现 IDisposable 的对象时,会是一个很糟糕的实现,我更喜欢自己写 try/finally 块:

public void ExecuteCommand(string connString, string commandString)
{
    SqlConnection myConnection = null;
    SqlCommand mySqlCommand = null; 
    try 
    {
        myConnection = new SqlConnection(connString); 
        mySqlCommand = new SqlCommand(commandString,
        myConnection);
        myConnection.Open(); 
        mySqlCommand.ExecuteNonQuery();
    } 
    finally 
    {
        if (mySqlCommand != null) 
            mySqlCommand.Dispose();
        if (myConnection != null) 
            myConnection.Dispose();
    } 
}

唯一可以抛弃这种写法的理由是你能很容易的使用 using 和 as 语句实现:

这看上去很清晰,但是会有一个很狡猾的问题。 如果 SqlCommand() 构造抛出异常 SqlConnection 对象将不会被回收。 myConnection 已经被创建,但是当 SqlCommand 构造函数执行时代码就不会进入 using 块。在 using 块没有构造好, Dispose 的调用就会被跳过。你必须确保任何实现 IDisposable 的对象的分配要在 using 块或 try 块内。否则,资源泄露就会发生。

public void ExecuteCommand(string connString, string commandString)
{
    // Bad idea. Potential resource leak lurks! 
    SqlConnection myConnection = new SqlConnection(connString);
    SqlCommand mySqlCommand = new SqlCommand(commandString,myConnection); 
    using (myConnection as IDisposable) 
    using (mySqlCommand as IDisposable) 
    {
        myConnection.Open(); 
        mySqlCommand.ExecuteNonQuery();
    } 
}

到目前为止,你已经学会了两种最常见的情况了。当你在一个函数只分配一个可回收对象,使用 using 语句是最好方法确保资源被释放。如果在一个方法中要分配多个对象,创建多个 using 块或自己写一个 try/finally 块。

释放不同的可回收对象会有一些细微的差别。有些类型同时支持 Dispose 方法和 Close 方法去释放资源。 SqlConnection 就是其中之一。你像下面那样可以关闭 SqlConnection :

public void ExecuteCommand(string connString, string commandString)
{ 
    SqlConnection myConnection = null; 
    try 
    {
        myConnection = new SqlConnection(connString); 
        SqlCommand mySqlCommand = new SqlCommand
        (commandString, myConnection);
        myConnection.Open(); 
        mySqlCommand.ExecuteNonQuery();
    } 
    finally 
    {
        if (myConnection != null) 
            myConnection.Close();
    } 
}

这个版本是关闭连接,但跟回收它还是有一些不一样。Dispose 方法不只是释放资源:它还会告诉垃圾回收器这个对象不用执行析构函数。 Dispose 会调用 GC.SuppressFinalize() 。 Close 就没有这样的操作。结果,对象还待在析构队列中,即使析构已经不需要。如果你可以选择, Dispose 会比 Close 更好。你可以查看原则18了解所有细节。

Dispose() 不会将对象从内存中移除。它会触发对象释放非托管资源。这意味着你使用已经回收的对象会有问题。上面 SQLConnection 就是例子。 SQLConnection 的 Dispose() 方法断开了数据库的连接。在你回收这个连接之后,SQLConnection 还留着内存中,但是不再和数据库保持连接。所以,在任何地方都不要回收还在被引用的对象。

在某些方面,C# 的资源管理会比 C++ 更困难。你不能依赖最终的析构函数清理所有使用到的资源。但是垃圾回收机制对你再简单不过了。你使用到绝大多数类都没有实现 IDisposable 。在 .Net 框架的1500多个类,只有少于100个类实现了 IDisposable 。当你使用到其中的类,记得回收它们。你可以将这些对象放在 using 块或 try/finally 块中。无论你使用哪一种方式,确保每次所有对象总是都被恰当释放。

小结:

D.S.Qiu 一直都不知道 Dispose 的作用,并且也很疑惑 Close 和 Dispose 的区别(文末给予了解答,痛快)。但是对 Dispose 还是没有吃透,C# 执行 Dispose 的内部流程是怎么样的,都做了哪些操作?

欢迎各种不爽,各种喷,写这个纯属个人爱好,秉持”分享“之德!

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