编程中的资源管理（二）

来源：互联网发布：广东省税务开票软件编辑：程序博客网时间：2024/06/16 10:33

一、上次讨论了C++,Java中的资源管理，现在讨论.NET中的Dispose模式、Using语句以及c++/cli中的确定性资源回收。

二、.NET中的Dispose模式

在.NET中，也是使用垃圾收集来进行内存的管理，同样它也存在非内存资源的回收。为此.NET引入了Dispose模式。

1. Dispose模式介绍

如果类A拥有操作系统资源或者很重要的状态如网络连接、数据库连接，而GC又不可能知道该何时回收这些资源，那么就需要类A提供类似Close，Dispose方法给类A的客户，以便客户能够显示的、及时地释放这些资源。为此引入了IDispose接口，接口中仅包含一个方法，签名如下：

void Dispose()

Dispose应满足的条件如下：

⑴ 可以安全的多次调用Dispose方法。

⑵ 需要释放对象拥有的所有资源。

⑶ 如果必要的话，调用基类的Dispose方法。

⑷ Dispose方法不应该抛出异常。[同C++的析构函数，Java的finally子句]

2. 例子代码

我们来看一个具体的例子：

using System ;

using System.IO ;

using System.Text ;

using System.Threading ;

public class DisposeTest {

public static void Main(String[] arg) {

FileStream fs = null ;

try {

fs = File.OpenRead("c://boot.ini.bak") ;

byte[] b = new byte[1024];

UTF8Encoding temp = new UTF8Encoding(true);

while (fs.Read(b,0,b.Length) > 0) {

Console.WriteLine(temp.GetString(b));

}

finally {

/*[1]*/

fs.Close() ;

}

/*[2]*/

Thread.Sleep(10000) ;

}

类的继承关系如下：

此时的IL代码如下：

.try

{

//省略了try块的IL代码

} // end .try

finally

{

IL_0047: nop

IL_0048: ldloc.0

IL_0049: callvirt instance void [mscorlib]System.IO.Stream::Close()

IL_004e: nop

IL_004f: nop

IL_0050: endfinally

} // end handler

可以看出finally块儿内调用了Stream的虚函数Close来释放资源。

上述源代码的功能一目了然。请注意红色部分的两行代码。当程序执行[2]时，由于文件句柄已经通过[1]释放，所以可以改变boot.ini.bak的文件名，也可以删除文件。但是如果注释掉[1]处的释放资源代码，那么当当程序执行[2]时，将不可以修改文件名，因为没有释放文件句柄。这种情况下，仅在程序运行结束时，由GC在回收fs的内存时，执行FileStream的finalizer方法而释放文件句柄。这种情况对于能够很快运行结束的程序而言，还是可以忍受的。但是如果是服务程序，或者长时间运行的程序，那么这将是一个严重的BUG。

三、C#中的using语句

C#提供了一个更简洁的语法，using语句，将上面的代码使用using语句来实现，那么代码为：

using( FileStream fs = File.OpenRead("c://boot.ini.bak") ) {

byte[] b = new byte[1024];

UTF8Encoding temp = new UTF8Encoding(true);

while (fs.Read(b,0,b.Length) > 0) {

Console.WriteLine(temp.GetString(b));

}

相应的IL为：

.try

{

//省略了try块的IL代码

} // end .try

finally

{

IL_0045: ldloc.0

IL_0046: ldnull

IL_0047: ceq

IL_0049: stloc.3

IL_004a: ldloc.3

IL_004b: brtrue.s IL_0054

IL_004d: ldloc.0

IL_004e: callvirt instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()

IL_0053: nop

IL_0054: endfinally

} // end handler

可以看出using语句的经过编译之后，也相应的生成了finally子句，只不过对于编程人员来讲更容易些。很显然，using语句中的变量必须实现IDisposable接口。但是可以看出，using语句编译后的IL和通常的finally子句编译后的IL 有些不同。原因如下：

Stream类实现了接口IDispose [explicit interface method implementation]，并将Dispose方法委托给Stream的虚函数Close。FileStream类override了虚函数Close。

所以finally的IL代码虽然不一样，但是他们最终的处理逻辑是一样的。

如果将一的fs.Close()替换为((IDisposable)fs).Dispose()，那么两者的IL将是相同的。

四、C++/CLI中的确定性资源回收

我们看如下代码：

public ref class ABC : public Object

{

public:

ABC() { Console::WriteLine("ABC") ; }

~ABC() { Console::WriteLine("~ABC") ; }

void fun2(){Console::WriteLine("fun2");}

protected:

!ABC() { Console::WriteLine("!ABC") ; }

private:

int a ;

};

虽然~ABC看起来就是ISO C++的析构函数，但是我们要知道在.NET中不存在析构函数，它将被编译成Dispose函数。！ABC在ISO C++中不存在，它被编译成Finalize函数。请参考下图：

此图说明：

1、类ABC实现了IDisposable接口，并且~ABC就是Dispose函数的实现。

2、！ABC就是Finalize函数的实现。

void TestNormalRelease()

{

ABC ^ handle = gcnew ABC() ;

delete handle ;

}

使用.NET类时，应该使用gcnew在托管堆中分配空间，并构造对象。对象使用 ^ 来标记句柄，也叫做Tracking Handle，释放对象资源时，还是使用delete运算符，它将调用对象的Dispose方法来释放资源。这是普通的释放资源语法，他没有使用C++/CLI的新的确定性资源清理特性。

函数的IL为：

IL_0002: newobj instance void ABC::.ctor()

IL_0007: stloc.1

IL_0008: ldloc.1

IL_0009: stloc.0

IL_000a: ldloc.0

IL_000b: brfalse.s IL_0017

IL_000d: ldloc.0

IL_000e: callvirt instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()

IL_0002来构造对象，IL_000e来调用Dispose方法。

使用确定性资源清理特性的代码如下：

void TestDeterminateResourceReclaim()

{

ABC stackObject ;

// use stackObject

}

可以看出，函数代码和普通的ISO C++的stack object有相同的语法，相同的语义。唯一不同的是上述代码中的stackObject分配在托管堆中，而ISO C++中的stack object分配在函数的堆栈中。

函数的IL如下：

IL_0000: ldnull

IL_0001: stloc.0

IL_0002: newobj instance void ABC::.ctor()

IL_0007: stloc.1

.try

{

IL_0008: ldloc.1

IL_0009: stloc.0

IL_000a: leave.s IL_0013

} // end .try

fault

{

IL_000c: ldloc.0

IL_000d: callvirt instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()

IL_0012: endfinally

} // end handler

IL_0013: ldloc.0

IL_0014: callvirt instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()

fault块是在try块发生异常的情况下执行的代码。可以看出无论函数TestDeterminateResourceReclaim正常退出，还是因为发生异常而退出，都可以保证释放了stackObject的所有资源。

注：

Visual C++ 2005 Express Edition Beta 2之后才支持确定性资源清理。

五、总结

由此可以看出不同的语言、不同的编程模型，使用了不同的方式以及时的准确的释放资源，保证程序的正确性、高效。相比而言C++/CLI的确定性资源清理提供了优雅的语法，语义，基本和ISO C++保持一致。不管使用何种方式，只要我们掌握了在确定环境下如何释放资源，并且按照该环境下的编程规范来管理资源就可以保证程序的正确性。