C#基础：Dispose方法和Finalize方法在何时被调用

一、前言

在C#中，由于有了垃圾回收机制的支持，对象的析构和以前的C++有了很大的不同，这就要求程序员在设计类型的时候，充分理解.NET的机制，明确怎样利用Dispose方法和Finalize方法来保证一个对象正确而高效地被析构。

二、Dispose方法的功能

我们在讲解有关using的用法时，已经介绍了Dispose方法。正是因为垃圾回收机制掩盖了对象内存真正被回收的时间，考虑到很多情况下程序员扔希望在对象不再被使用的时候进行一些清理工作，所以.NET提供了IDisposable接口并且在其中定义了Dispose方法。通常程序员会在Dispose方法中实现一些托管对象和非托管对象的释放以及逻辑业务的结束工作等。注意实现了Dispose方法不能得到任何有关释放的保证，Dispose方法的调用依赖于类型的使用者，当类型被不恰当地使用时，Dispose方法将不会被调用，但using等语法的存在还是帮助了类型的Dispose方法被调用。

三、Finalize方法的机制

由于Dispose方法的调用依赖于使用者，为了弥补这一缺陷，.NET同时提供了Finalize方法。Finalize方法常常被具有C++开发经验的程序员称为析构方法，但它的执行方法却和传统C++中的析构函数完全不同。Finalize方法在GC执行垃圾回收时调用，具体的机制是这样的：

• 当每个包含Finalize方法的类型的实例对象被分配时，.NET会在一张特定的表结构中添加一个引用并且执行这个实例对象。方便起见称该表为“带析构对象表”。
• 当GC执行并且检测到一个不被使用的对象时，需要进一步检查“带析构对象表”来查看该对象类型是否有Finalize方法，如果没有则该对象被视为垃圾，如果存在Finalize方法，则把指向该对象的引用从“带析构对象表”移到另外一张表中，这里暂时称它为“等待析构表”。并且该对象实例被视为扔在被使用。
• CLR将有一个单独的线程负责处理“等待析构表”，其方法就是依次通过引用调用其中每个对象的Finalize方法，然后删除引用，这时托管堆中的对象实例将处于不再被使用的状态。
• 下一个GC执行时，将释放已经被调用Finalize方法的那些对象实例。

四、正确地使用Dispose和Finalize方法

Finalize方法确实比Dispose方法更加安全，因为它由CLR保证调用，但是性能方面Finalize方法却要差的多。我们需要知道的是：正确的类型设计是把Finalize方法作为Dispose方法的后备，只有在使用者没有调用Dispose方法的情况下，Finalize方法才能被视为需要执行。下面是一个正确高效的设计模板，建议牢记这个模板并且套用到每一个需要DIspose和Finalize方法的类型上去。

using System;

namespace usingDemo
{
    public class FinalizeDisposeBase : IDisposable
    {
        // 标记对象是否已被释放
        private bool _disposed = false;
        // Finalize方法
        ~FinalizeDisposeBase()
        {
            Dispose(false);
        }

        /// <summary>
        /// 这里实现了IDisposable中的Dispose方法
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
            // 告诉GC此对象的Finalize方法不再需要调用
            GC.SuppressFinalize(true);
        }

        /// <summary>
        /// 在这里做实际的析构工作
        /// 声明为虚方法以供子类在必要时重写
        /// </summary>
        /// <param name="isDisposing"></param>
        protected virtual void Dispose(bool isDisposing)
        {
            // 当对象已经被析构时，不在执行
            if(_disposed)
            {
                return;
            }
            if(isDisposing)
            {
                // 在这里释放托管资源
                // 只在用户调用Dispose方法时执行
            }
            // 在这里释放非托管资源
            // 标记对象已被释放
            _disposed = true;
        }
    }

    public sealed class FinalizeDispose:FinalizeDisposeBase
    {
        private bool _mydisposed = false;
        protected override void Dispose(bool isDisposing)
        {
            // 保证只释放一次
            if (_mydisposed)
            {
                return;
            }
            if(isDisposing)
            {
                // 在这里释放托管的并且在这个类型中声明的资源
            }
            // 在这里释放非托管的并且在这个类型中声明的资源
            // 调用父类的Dispose方法来释放父类中的资源
            base.Dispose(isDisposing);
            // 设置子类的标记
            _mydisposed = true;
        }
        static void Main()
        {

        }
    }
}

上面的代码是一个近乎完美的Dispose配合Finalize的设计模板，其中有几点需要特别注意：

• 真正做释放工作的只是Virtual的受保护方法Dispose方法，事实上这个方法的名字并不重要，仅仅为了通用和更好理解，称呼它为Dispose。
• 虚方法Dispose需要接受一个布尔类型的参数，主要用于区分调用方是类型的使用者还是.NET的垃圾回收。前者通过IDisposable的Dispose方法，而后者通过Finalize方法。两者的区别是通过Finalize方法释放资源时不能再释放或使用对象中的托管资源，这是因为这时的对象已经处于不被使用的状态，很有可能其中的托管资源已经被释放掉了。
• 在IDisposable的Dispose方法的实现中通过GC.SuppressFinalize()方法来告诉.NET此对象在被回收时不需要调用Finalize方法，这一句是改善性能的关键，记住实现Dispose方法的本质目的就是避免所有释放工作在Finalize方法中进行。
• 子类型必须定义自己的释放标记来标明子类中的资源是否已经被释放，同时子类的虚方法Dispose方法也只需要释放自己新定义的资源。
• 确保在虚方法Dispose中做的都是释放工作，有些逻辑上的结束工作需要反复斟酌，以防止一个简单的赋值语句使对象再度存活。

五、总结

Dispose方法被使用者主动调用，而Finalize方法在对象被垃圾回收的第一轮回收后，由一个专用的.NET线程进行调用。Dispose方法不能保证被执行，而.NET的垃圾回收机制保证了拥有Finalize方法并且需要被调用的类型对象的Finalize方法被执行。调用Finalize方法涉及了一系列复杂的操作，性能代价非常高，程序员可以通过GC.SuppressFinalize方法通知.NET该对象的Finalize方法不需要被调用。有关Dispose和Finalize的类型设计应该参照上面的代码模板，以保证对象能够被高效和安全的释放。