C#基礎加強三：Dispose() 和 Close() 和 Finalize() 的區別

.net內存回收與Dispose﹐Close﹐Finalize方法

一. net的對象使用一般分為三種情況﹕

1.創建對象
2.使用對象
3.釋放對象

二.創建對象
1.創建對象實際分為兩個步驟﹕變量類型宣告和初始化對象

2.變量類型宣告(declare),如﹕

 

 

FileStream fs

這行代碼會在當前的變量作用域空間(棧或堆)里建立一個叫做fs的變量﹐至少四個字節吧(因為要存一個對象的地址)

3.初始化對象
對象在使用(調用其方法或屬性)前﹐必須進行初始化。
如﹕

fs  =   new  FileStream( @" C:\test.txt " ,FileMode.OpenOrCreate);

這行代碼會分成3個步驟﹕
a.在托管堆中分配一塊內存﹐其大小等於FileStream中所有字段(當然不包括靜態的)的內存總和加上MS認為需要的其它東東。
b.初始化對象的字段(值類型的把其位全部初始化成0,對象初始化為null﹐當然string是一個例外﹐它被初始化成空字符串)
c.調用FileStream相應的構造器﹐這里會初始化一個非托管資源(文件)的私有字段。

三.使用對象
使用對象就沒什么講的﹐就是調用對象的方法(或屬性等)來完成某個功能當然為了釋放對象而調用的方法其范疇應不屬於此類中(現在提到的Finalize等)

四.釋放對象
1.釋放對象也就是說這個對象我已經不需要了﹐現在我要把其釋放﹐以便把其在堆上所占用的內存空間給收回來(當然變量名的內存空間就不需要管了﹐因為它會隨其作用域自動消失)

2. .net自動進行內存管理﹐也就是說當它判斷一個對象沒有用了(當然有自己的算法)﹐它就會將其內存給自動收回來﹐但是其收回的時間一般不確定(當.net認為內存緊張時﹐它就會開始)

BTW:其實我們就是想自己收回對象的內存也不可能﹐因為MS沒有提供途徑(GC.Collect也是啟動.net的內存收集功能)

五.第一個結論
在net中使用對象很簡單﹐創建對象之后直接使用就可以了﹐不用了也不要去管它﹐垃圾收集器會幫你把內存要回來的。

六.例外
當對象的成員引用了一個非托管資源時(不在托管堆上分配的內存或資源﹐像文件﹐數據庫連接等等)﹐下面以一個例子來說明﹕
System.IO.FileStream類別﹐這是.net基本類庫提供的一個非托管資源(文件)封裝對象(用Reflector工具反編譯mscorlib.dll可見其代碼)

1.FileStream毫無疑問封裝了一個非托管資源

觀其源代碼發現有這樣一個私有成員﹕

private  SafeFileHandle _handle;

 通過構造器調用的Init方法可以發現這個成員的初始化代碼﹕

this ._handle  =  Win32Native.SafeCreateFile(text2, num1, share, secAttrs, mode, num2,  
Win32Native.NULL);

 而后者實際上就是kernel32.dll中的CreateFile方法﹐它返回一個HANDLE(即非托管資源引用)

2.我們先來使用這個類別﹕

 1 using  System;
 2 using  System.IO;
 3
 4 public   class  TestFileStream
 5 {
 6    public static void Main(string[] args)
 7    {    
 8           //創建一個FileStream對象
 9        FileStream fs = new FileStream(@"C:\test.txt",FileMode.OpenOrCreate);        
10        Console.WriteLine("您可以嘗試在系統中刪除c盤下的test.txt(回車鍵繼續)");
11        //暫停程序執行﹐並嘗試在系統中刪除那個文件
12        Console.ReadLine();
13
14        //刪除文件測試
15        try
16        {
17            File.Delete(@"c:\test.txt");
18        }
19        catch (IOException ex)
20        {
21            Console.WriteLine("[Error]程序刪除文件失敗﹕{0}",ex.Message);
22        }
23    }
24}

3.在程序掛起時(Console.ReadLine等待輸入)﹐刪除文件會失敗﹐很容易理解﹐因為文件打開后沒有將其關閉﹐系統不知道這個文件是否還有用﹐所以幫我們保護這個文件(理所當然﹐那個非托管資源所使用的內存還被程序占用着)

4.但是在程序執行完后﹐我們再嘗試刪除文件﹐成功﹗為什么?(fs不是沒有關閉那個SafeFileHandle嗎?)
當然您可以說﹐windows操作系統在一個進程結束后會自動回收其資源﹐沒錯(但是如果是com就慘了﹐因為com是存在於自己的獨立進程內﹐而操作系統不負責這個:(   )﹐不過這里不是因為windows操作系統的功能﹐而是.net垃圾收集器幫的忙。

5.看下面這個例子

 1 using  System;
 2 using  System.IO;
 3
 4 public   class  TestFileStream
 5 {
 6    public static void Main(string[] args)
 7    {
 8        //創建一個FileStream對象
 9        FileStream fs = new FileStream(@"C:\test.txt", FileMode.OpenOrCreate);
10        Console.WriteLine("您可以嘗試在系統中刪除c盤下的test.txt(回車鍵繼續)");
11        //暫停程序執行﹐並嘗試在系統中刪除那個文件
12        Console.ReadLine();
13
14        /**//*進行垃圾收集*/
15        GC.Collect();
16        Console.WriteLine("再刪一下試試");
17        Console.ReadLine();
18    }
19}

 6.注意中間那行代碼:

GC.Collect();

這是強制要.net垃圾收集器進行垃圾收集。
我們再去嘗試刪除test.txt﹐居然可以被刪除了﹐為什么呀?(fs不是沒有關閉那個SafeFileHandle嗎?)﹐讓我細細道來﹕

7.我們首先了解一下.net垃圾收集器進行垃圾收集的四種時機(參見﹕.net框架程序設計 李建忠譯)
a.最常見的﹕當.net覺得合適時﹐例如它感到內存緊張了(朮語稱為﹕0代對象充滿)
b.微軟強烈不建議使用的﹕GC的Collect方法調用(就是我們上面用的這種啦﹐因為會降低性能﹐會掛起進程, 等等﹐反正聽微軟的吧。當然某些時候可以用﹐就像我上面用來測試的代碼﹐呵呵...)
c.應用程序域卸載時(AppDomain)
d.CLR被關閉時

8.現在我們可以明白第1個例子為什么在程序結束后文件可以被刪除﹐因為CLR被關閉時﹐.net執行了垃圾收集(也就是等同於第二個例子的GC.Collect()代碼)

9.所以現在所有的問題都集中到垃圾收集上面﹐它做了什么?

a.垃圾收集器在判斷一個對象不會再被引用到后﹐就開始對它進行垃圾收集(即回收內存)
b.清空內存(即把托管堆中的內存收回來)
c.但是對象的有些字段引用到了非托管資源怎么辦?如FileStream的_handle
d.所以我們必須告訴垃圾收集器﹐在你回收我的內存之前﹐先幫我執行一個方法來收回我的非托管資源﹐以免托管堆的內存被你回收了﹐而我引用的非托管資源的內存卻被泄漏了。
e.這個方法就是Finalize()﹐也就是C#的 ~ClassName() 方法(同C++中的析構語法)
f.所以一個對象如果存在Finalize方法時﹐垃圾收集器在收回它的內存之前就會自動調用這個方法
g.這樣我們就可以把那些東東(非托管資源)給清理干凈了

由此看來﹐垃圾收集器提供的這種機制就是為了更好的完善.net的自動內存管理的功能﹐讓我們也可以參與到垃圾收集中去

10.我們再來看看GC.Collect()這行代碼或CLR關閉時.Net做了什么﹕
a.垃圾收集器啟動﹐發現fs引用的那個對象已經沒用了(當然CLR關閉時才不管你有沒有用﹐通通回收)﹐於是對它進行內存回收
b.發現fs的類型﹕FileStream提供了Finalize方法﹐於是先調用這個方法
(以下通過Reflector繼續)
c.Finalize方法中有 this._handle.Dispose()代碼﹐於是調用SafeHandler.Dispose()
d.接着轉到(當然好多個圈﹐您悠着點...)SafeFileHandle.ReleaseHandle方法﹐發現代碼﹕Win32Native.CloseHandle() (即關閉非托管資源--文件HANDLE)

真相大白﹕原來是垃圾收集器幫我們關閉了那個非托管資源(當然還是通過我們自己寫的Finalize方法)﹐因此后面就可以刪除文件了。

11.有人會問﹕好像我們平時在使用FileStream對象時﹐沒這么復雜呀?
答﹕Very Good!

一部分人﹕是因為大家都和我的例1一樣有好運氣﹐那個C盤下的test.txt文件自從被創建后﹐我壓根就不會再去用它﹐管它這部分資源有沒有被泄漏﹐有沒有被鎖定﹐最后程序結束時﹐被垃圾收集器幫了忙﹐把忘了關閉的文件HANDLE給收回來了。

剩下的一部分人﹕在程序里埋下了一顆"啞彈"﹐不知什么時候會爆炸﹐就像我例子中的File.Delete方法就出現了異常。

(不過我覺得)絕大多數人﹕是在看了很多諸如.net編程忠告﹐Microsoft強烈建議﹐MSDN標准做法等等等等( 還有我這篇blog﹐呵呵)之后﹐知道了在使用如FileStream,SqlConnection這些東東時﹐必須將其Close。

12.Close與Dispose
查看我們那兩個例子的代碼﹐都是不標准的﹐正確做法應該在使用完那個FileStream后﹐調用fs.Close()將其關閉﹐以保證資源的安全。

附﹕正確做法

 

 1 using  System;
 2 using  System.IO;
 3
 4 public   class  TestFileStream
 5 {
 6    public static void Main(string[] args)
 7    {
 8        //創建一個FileStream對象
 9        FileStream fs = new FileStream(@"C:\test.txt", FileMode.OpenOrCreate);
10
11        /**//*在用完FileStream后關閉*/
12        fs.Close();
13
14        //刪除文件測試
15        try
16        {
17            File.Delete(@"c:\test.txt");
18        }
19        catch (IOException ex)
20        {
21            Console.WriteLine("[Error]程序刪除文件失敗﹕{0}", ex.Message);
22        }
23    }
24}

 

13.有人舉手﹐講這么多﹐早告訴我調用fs.Close不就得了。
哥們﹐fs.Close()方法是由您寫的﹐調不調用﹐手在您身上﹐您不調用的話﹐哪天程序出了問題﹐您有會叫﹕微軟真垃圾﹐.net真不穩定﹐還是java好﹐安全﹐可靠...    為防您的國罵﹐MS只好在垃圾收集中加這一款﹐以防不測...

14.Dispose模式
認真查看.net類庫中的那些基本類別﹐凡是有Finalize方法的類別﹐基本上都提供了諸如Dispose,Close,Dispose(bool)等方法(FileStream也不例外)

15.其實不管是Dispose,Close,Finalize方法﹐最終應該都是執行相同的代碼
區別﹕
Finalize方法﹕只能由微軟調用
Dispose和Close方法﹕提供給您調用
因此在您使用完那些類別后﹐那就直接調用Close吧(沒有Close﹐再調用Dispose方法)﹐當然萬一您忘了﹐也別擔心﹐還有垃圾收集器幫您墊后。

七.第二個結論﹕
1.在您開發一個封裝非托管資源(即類中的字段引用到了非托管資源)的類別時﹕
A:強烈建議您提供Finalize方法進行非托管資源的釋放﹐.net垃圾收集器不會幫您自動回收那部分資源﹐而是通過調用您的Finalize方法來幫您釋放。(這樣可以保證﹕在使用您類別的那位程序員忘了手動回收內存時﹐還可通過垃圾收集器來補救)

B.強烈建議您提供一個Close或Dispose方法﹐以便使用您類別的程序員可以手動釋放您的類別中的非托管資源。(參見.net框架程序設計 自動內存管理一章實現Dispose模式)

C.如果類別封裝了像FileStream這樣的對象(即對非托管資源的再次封裝)時﹐一般也應該提供一 個Close或Dispose方法﹐除非您的這個成員保證在每次使用后﹐都被正常的關閉﹐即對調用者透明。

2.在您使用一個封裝非托管資源的類別時﹕
A:強烈建議您在明確知道這個類別沒有用之后﹐調用其提供的Close或Dispose方法手動釋放其非托管資源的 內存。有道是﹕有借有還﹐再借不難;借了不還﹐再借休想~~

B:注意在手動釋放后﹐不要再調用該對象的相關方法了﹐因為對象已經損毀了

再次BTW:不管是Finalize﹐Close還是Dispose﹐您都無法顯式釋放托管堆內存﹐它們永遠是微軟的"私人財產 "﹕)

 

 

 

總結：Dispose 和 Close基本上是一樣的。 Close 是為那些不熟悉Dispose的開發者設計的，Close讓人更容易理解是做什么的。

在.net framework 里面，close()被設計成public的，並且在close()里面調用被隱藏的dispose(),而后dispose()再去調用另一個virtual的dispose(bool)

函數。所以如果從這個class繼承，你就必須實現dispose(bool)方法 。調用者通過close()就會間接調用到你重載的那個dispose(bool)方法去釋放資源。

因為close()只是用來呼叫那個隱藏的dispose()繼而呼叫dispose(bool)的，用戶不應該改變close行為的

具有disponse()方法的類是實現 了IDisposable 接口的。 .net中有很多class 只提供close()，而不對外提供disponse()，但是它的確實現了idisponse接口，

這是為什么呢？

究其原因是因為接口的實現模式 ---- 顯式實現 隱式實現，二者的區別：對於 隱式實現 來說，你只需要調用 “new ClassA().Dispose()“，但是對於顯式實現

來說，dispose()不會是這個 classA 的成員函數。唯一的調用方式是先強制類型轉換到 IDisposable ,即"new ClassA().Dispose()",但是((IDisposable)new ClassA()).Dispose() 可以編譯過。這樣就符合了設計的要求：提供 close()，隱藏dispose(),並且實現 IDisposeable接口