[你必须知道的.NET]第十六回：深入浅出关键字using全接触

本文将介绍以下内容：

• using指令的多种用法
• using语句在Dispose模式中的应用 

1. 引言

在.NET大家庭中，有不少的关键字承担了多种角色，例如new关键字就身兼数职，除了能够创建对象，在继承体系中隐藏基类成员，还在泛型声明中约束可能用作类型参数的参数，在[第五回：深入浅出关键字---把new说透]我们对此都有详细的论述。本文，将把目光转移到另外一个身兼数职的明星关键字，这就是using关键字，在详细讨论using的多重身份的基础上来了解.NET在语言机制上的简便与深邃。

那么，using的多重身份都体现在哪些方面呢，我们先一睹为快吧：

·       引入命名空间

·       创建别名

·       强制资源清理

下面，本文将从这几个角度来阐述using的多彩应用。

2. 引入命名空间

using作为引入命名空间指令的用法规则为：

using Namespace;

在.NET程序中，最常见的代码莫过于在程序文件的开头引入System命名空间，其原因在于System命名空间中封装了很多最基本最常用的操作，下面的代码对我们来说最为熟悉不过：

using System;

这样，我们在程序中就可以直接使用命名空间中的类型，而不必指定详细的类型名称。using指令可以访问嵌套命名空间。

关于：命名空间

命名空间是.NET程序在逻辑上的组织结构，而并非实际的物理结构，是一种避免类名冲突的方法，用于将不同的数据类型组合划分的方式。例如，在.NET中很多的基本类型都位于System命名空间，数据操作类型位于System.Data命名空间，

误区：

·       using类似于Java语言的import指令，都是引入命名空间（Java中称作包）这种逻辑结构；而不同于C语言中的#include指令，用于引入实际的类库，

·       using引入命名空间，并不等于编译器编译时加载该命名空间所在的程序集，程序集的加载决定于程序中对该程序集是否存在调用操作，如果代码中不存在任何调用操作则编译器将不会加载using引入命名空间所在程序集。因此，在源文件开头，引入多个命名空间，并非加载多个程序集，不会造成“过度引用”的弊端。

3. 创建别名

using为命名空间创建别名的用法规则为：

using alias = namespace | type;

其中namespace表示创建命名空间的别名；而type表示创建类型别名。例如，在.NET Office应用中，常常会引入Microsoft.Office.Interop.Word.dll程序集，在引入命名空间时为了避免繁琐的类型输入，我们通常为其创建别名如下：

using MSWord = Microsoft.Office.Interop.Word;

这样，就可以在程序中以MSWord来代替Microsoft.Office.Interop.Word前缀，如果要创建Application对象，则可以是这样，

private static MSWord.Application ooo = new MSWord.Application();

同样，也可以创建类型的别名，用法为：   

    using MyConsole = System.Console;
    class UsingEx
    {
        public static void Main()
        {
            MyConsole.WriteLine("应用了类的别名。");
        }
    }

而创建别名的另一个重要的原因在于同一cs文件中引入的不同命名空间中包括了相同名称的类型，为了避免出现名称冲突可以通过设定别名来解决，例如：

 

namespace Boyspace
{
    public class Player
    {
        public static void Play()
        {
            System.Console.WriteLine("Boys play football.");
        }
    }
}

namespace Girlspace
{
    public class Player
    {
        public static void Play()
        {
            System.Console.WriteLine("Girls play violin.");
        }
    }
}

    以using创建别名，有效的解决了这种可能的命名冲突，尽管我们可以通过类型全名称来加以区分，但是这显然不是最佳的解决方案，using使得这一问题迎刃而解，不费丝毫功夫，同时在编码规范上看来也更加的符合编码要求。

4. 强制资源清理

4.1 由来

要理解清楚使用using语句强制清理资源，就首先从了解Dispose模式说起，而要了解Dispose模式，则应首先了解.NET的垃圾回收机制。这些显然不是本文所能完成的宏论，我们只需要首先明确的是.NET提供了Dispose模式来实现显式释放和关闭对象的能力。

Dispose模式

Dispose模式是.NET提供的一种显式清理对象资源的约定方式，用于在.NET 中释放对象封装的非托管资源。因为非托管资源不受GC控制，对象必须调用自己的Dispose()方法来释放，这就是所谓的Dispose模式。从概念角度来看，Dispose模式就是一种强制资源清理所要遵守的约定；从实现角度来看，Dispose模式就是让要一个类型实现IDisposable接口，从而使得该类型提供一个公有的Dispose方法。

本文不再讨论如何让一个类型实现Dispose模式来提供显示清理非托管资源的方式，而将注意集中在如何以using语句来简便的应用这种实现了Dispose模式的类型的资源清理方式。我们在内存管理与垃圾回收章节将有详细的讨论。

using语句提供了强制清理对象资源的便捷操作方式，允许指定何时释放对象的资源，其典型应用为： 

            using (Font f = new Font("Verdana", 12, FontStyle.Regular))
            {
                //执行文本绘制操作

                Graphics g = e.Graphics;

                Rectangle rect = new Rectangle(10, 10, 200, 200);

                g.DrawString("Try finally dispose font.", f, Brushes.Black, rect);

            }//运行结束，释放f对象资源

在上述典型应用中，using语句在结束时会自动调用欲被清除对象的Dispose()方法。因此，该Font对象必须实现IDispose接口，才能使用using语句强制对象清理资源。我们查看其类型定义可知：

public sealed class Font : MarshalByRefObject, ICloneable, ISerializable, IDisposable

Font类型的确实现了IDisposeable接口，也就具有了显示回收资源的能力。然而，我们并未从上述代码中，看出任何使用Dispose方法的蛛丝马迹，这正式using语句带来的简便之处，其实质究竟怎样呢？

4.2 实质

要想了解using语句的执行本质，了解编译器在背后做了哪些手脚，就必须回归到IL代码中来揭密才行：

.method public hidebysig static void Main() cil managed

{

 .entrypoint

 // 代码大小       40 (0x28)

 .maxstack 4

 .locals init ([0] class [System.Drawing]System.Drawing.Font f,

           [1] bool CS$4$0000)

 IL_0000: nop

 IL_0001: ldstr      "Verdana"

 IL_0006: ldc.r4     12.

 IL_000b: ldc.i4.0

 IL_000c: newobj     instance void [System.Drawing]System.Drawing.Font::.ctor(string,float32,

     valuetype [System.Drawing]System.Drawing.FontStyle)

 IL_0011: stloc.0

 .try

 {

……部分省略……

 } // end .try

 finally

 {

……部分省略……

    IL_001f: callvirt   instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()

    IL_0024: nop

    IL_0025: endfinally

 } // end handler

 IL_0026: nop

 IL_0027: ret

} // end of method UsingDispose::Main

显然，编译器在自动将using生成为try-finally语句，并在finally块中调用对象的Dispose方法，来清理资源。

在.NET规范中，微软建议开放人员在调用一个类型的Dispose()或者Close()方法时，将其放在异常处理的finally块中。根据上面的分析我们可知，using语句正是隐式的调用了类型的Dispose方法，因此以下的代码和上面的示例是完全等效的：

            Font f2 = new Font("Arial", 10, FontStyle.Bold);
            try
            {
//执行文本绘制操作

                Graphics g = new Graphics();
                Rectangle rect = new Rectangle(10, 10, 200, 200);
                g.DrawString("Try finally dispose font.", f2, Brushes.Black, rect); 
            }
            finally
            {
                if (f2 != null)
                    ((IDisposable)f2).Dispose();
            }

4.3 规则

·       using只能用于实现了IDisposable接口的类型，禁止为不支持IDisposable接口的类型使用using语句，否则会出现编译时错误；

·       using语句适用于清理单个非托管资源的情况，而多个非托管对象的清理最好以try-finnaly来实现，因为嵌套的using语句可能存在隐藏的Bug。内层using块引发异常时，将不能释放外层using块的对象资源。

·       using语句支持初始化多个变量，但前提是这些变量的类型必须相同，例如：

            using(Pen p1 = new Pen(Brushes.Black), p2 = new Pen(Brushes.Blue))
            {
                //
            }

否则，编译将不可通过。不过，还是有变通的办法来解决这一问题，原因就是应用using语句的类型必然实现了IDisposable接口，那么就可以以下面的方式来完成初始化操作，

            using (IDisposable font = new Font("Verdana", 12, FontStyle.Regular), pen = new Pen(Brushes.Black))
            {
                float size = (font as Font).Size;
                Brush brush = (pen as Pen).Brush;
            }

另一种办法就是以使用try-finally来完成，不管初始化的对象类型是否一致。

·       Dispose方法用于清理对象封装的非托管资源，而不是释放对象的内存，对象的内存依然由垃圾回收器控制。

·       程序在达到using语句末尾时退出using块，而如果到达语句末尾之前引入异常则有可能提前退出。

·       using中初始化的对象，可以在using语句之前声明，例如： 

            Font f3 = new Font("Verdana", 9, FontStyle.Regular);
            using (f3)
            {
                //执行文本绘制操作
            }

5. 结论

一个简单的关键字，多种不同的应用场合。本文从比较全面的角度，诠释了using关键字在.NET中的多种用法，值得指出的是这种用法并非实现于.NET的所有高级语言，本文的情况主要局限在C#中。