正确实现 IDisposable 接口(转)

正确实现 IDisposable

.NET中用于释放对象资源的接口是IDisposable，但是这个接口的实现还是比较有讲究的，此外还有Finalize和Close两个函数。

MSDN建议按照下面的模式实现IDisposable接口：

 1 public class Foo: IDisposable
 2 {
 3     public void Dispose()
 4     {
 5        Dispose(true);
 6        GC.SuppressFinalize(this);
 7     }
 8 
 9     protected virtual void Dispose(bool disposing)
10     {
11        if (!m_disposed)
12        {
13            if (disposing)
14            {
15               // Release managed resources
16            }
17  
18            // Release unmanaged resources
19  
20            m_disposed = true;
21        }
22     }
23  
24     ~Foo()
25     {
26        Dispose(false);
27     }
28  
29     private bool m_disposed;
30 }
31  
32 

在.NET的对象中实际上有两个用于释放资源的函数：Dispose和Finalize。Finalize的目的是用于释放非托管的资源，而Dispose是用于释放所有资源，包括托管的和非托管的。

在这个模式中，void Dispose(bool disposing)函数通过一个disposing参数来区别当前是否是被Dispose()调用。如果是被Dispose()调用，那么需要同时释放托管和非托管的资源。如果是被~Foo()（也就是C#的Finalize()）调用了，那么只需要释放非托管的资源即可。

这是因为，Dispose()函数是被其它代码显式调用并要求释放资源的，而Finalize是被GC调用的。在GC调用的时候Foo所引用的其它托管对象可能还不需要被销毁，并且即使要销毁，也会由GC来调用。因此在Finalize中只需要释放非托管资源即可。另外一方面，由于在Dispose()中已经释放了托管和非托管的资源，因此在对象被GC回收时再次调用Finalize是没有必要的，所以在Dispose()中调用GC.SuppressFinalize(this)避免重复调用Finalize。

然而，即使重复调用Finalize和Dispose也是不存在问题的，因为有变量m_disposed的存在，资源只会被释放一次，多余的调用会被忽略过去。

因此，上面的模式保证了：

1、 Finalize只释放非托管资源；

2、 Dispose释放托管和非托管资源；

3、 重复调用Finalize和Dispose是没有问题的；

4、 Finalize和Dispose共享相同的资源释放策略，因此他们之间也是没有冲突的。

在C#中，这个模式需要显式地实现，其中C#的~Foo()函数代表了Finalize()。而在C++/CLI中，这个模式是自动实现的，C++的类析构函数则是不一样的。

按照C++语义，析构函数在超出作用域，或者delete的时候被调用。在Managed C++（即.NET 1.1中的托管C++）中，析构函数相当于CLR中的Finalize()方法，在垃圾收集的时候由GC调用，因此，调用的时机是不明确的。在.NET 2.0的C++/CLI中，析构函数的语义被修改为等价与Dispose()方法，这就隐含了两件事情：

1、 所有的C++/CLI中的CLR类都实现了接口IDisposable，因此在C#中可以用using关键字来访问这个类的实例。

2、 析构函数不再等价于Finalize()了。

对于第一点，这是一件好事，我认为在语义上Dispose()更加接近于C++析构函数。对于第二点，Microsoft进行了一次扩展，做法是引入了“！”函数，如下所示： 

1 public ref class Foo
2 {
3 public:
4        Foo();
5        ~Foo();       // destructor
6        !Foo();       // finalizer
7 };
8 

“！”函数（我实在不知道应该怎么称呼它）取代原来Managed C++中的Finalize()被GC调用。MSDN建议，为了减少代码的重复，可以写这样的代码： 

 1 ~Foo()
 2 {
 3     //释放托管的资源
 4     this->!Foo();
 5 }
 6  
 7 !Foo()
 8 {
 9     //释放非托管的资源
10 }
11 

对于上面这个类，实际上C++/CLI生成对应的C#代码是这样的：

 1 public class Foo
 2 {
 3     private void !Foo()
 4     {
 5        // 释放非托管的资源
 6     }
 7  
 8     private void ~Foo()
 9     {
10        // 释放托管的资源
11        !Foo();
12     }
13  
14     public Foo() 
15     {
16     }
17  
18     public void Dispose()
19     {
20        Dispose(true);
21        GC.SuppressFinalize(this);
22     }
23  
24     protected virtual void Dispose(bool disposing)
25     {
26        if (disposing)
27        {
28            ~Foo();
29        }
30        else
31        {
32            try
33            {
34               !Foo();
35            }
36            finally
37            {
38               base.Finalize();
39            }
40        }
41     }
42  
43     protected void Finalize()
44     {
45        Dispose(false);
46     }
47 }
48 

由于~Foo()和!Foo()不会被重复调用（至少MS这样认为），因此在这段代码中没有和前面m_disposed相同的变量，但是基本的结构是一样的。

并且，可以看到实际上并不是~Foo()和!Foo()就是Dispose和Finalize，而是C++/CLI编译器生成了两个Dispose和Finalize函数，并在合适的时候调用它们。C++/CLI其实已经做了很多工作，但是唯一的一个问题就是依赖于用户在~Foo()中调用!Foo()。

关于资源释放，最后一点需要提的是Close函数。在语义上它和Dispose很类似，按照MSDN的说法，提供这个函数是为了让用户感觉舒服一点，因为对于某些对象，例如文件，用户更加习惯调用Close()。

然而，毕竟这两个函数做的是同一件事情，因此MSDN建议的代码就是： 

1 public void Close()
2 {
3     Dispose(();
4 }
5 
6 

这里直接调用不带参数的Dispose函数以获得和Dispose相同的语义。这样似乎就圆满了，但是从另外一方面说，如果同时提供了Dispose和Close，会给用户带来一些困惑。没有看到代码细节的前提下，很难知道这两个函数到底有什么区别。因此在.NET的代码设计规范中说，这两个函数实际上只能让用户用一个。因此建议的模式是： 

 1 public class Foo: IDisposable
 2 {
 3     public void Close()
 4     {
 5        Dispose();
 6     }
 7  
 8     void IDisposable.Dispose()
 9     {
10        Dispose(true);
11        GC.SuppressFinalize(this);
12     }
13  
14     protected virtual void Dispose(bool disposing)
15     {
16        // 同前
17     }
18 }
19 

这里使用了一个所谓的接口显式实现：void IDisposable.Dispose()。这个显式实现只能通过接口来访问，但是不能通过实现类来访问。因此：

1 Foo foo = new Foo();
2 
3 foo.Dispose(); // 错误
4 (foo as IDisposable).Dispose(); // 正确
5 

这样做到了兼顾两者。对于喜欢使用Close的人，可以直接用 foo.Close()，并且他看不到 Dispose()。对于喜欢Dispose的，他可以把类型转换为 IDisposable 来调用，或者使用using语句。两者皆大欢喜！