本文將介紹以下內容:
using指令的多種用法
using語句在Dispose模式中的應用
1.引言
在.NET大家庭中,有不少的關鍵字承擔了多種角色,例如new關鍵字就身兼數職,除了能夠創建對象,在繼承體系中隱藏基類成員,還在泛型聲明中約束可能用作類型參數的參數,在[第五回:深入淺出關鍵字---把new說透]我們對此都有詳細的論述。本文,將把目光轉移到另外一個身兼數職的明星關鍵字,這就是using關鍵字,在詳細討論using的多重身份的基礎上來了解.NET在語言機制上的簡便與深邃。
那麼,using的多重身份都體現在哪些方面呢,我們先一睹為快吧:
·引入命名空間
·創建別名
·強制資源清理
下面,本文將從這幾個角度來闡述using的多彩應用。
2.引入命名空間
using作為引入命名空間指令的用法規則為:
using Namespace;
在.NET程序中,最常見的代碼莫過於在程序文件的開頭引入System命名空間,其原因在於System命名空間中封裝了很多最基本最常用的操作,下面的代碼對我們來說最為熟悉不過:
using System;
這樣,我們在程序中就可以直接使用命名空間中的類型,而不必指定詳細的類型名稱。using指令可以訪問嵌套命名空間。
關於:命名空間
命名空間是.NET程序在邏輯上的組織結構,而並非實際的物理結構,是一種避免類名沖突的方法,用於將不同的數據類型組合劃分的方式。例如,在.NET中很多的基本類型都位於System命名空間,數據操作類型位於System.Data命名空間,
誤區:
·using類似於Java語言的import指令,都是引入命名空間(Java中稱作包)這種邏輯結構;而不同於C語言中的#include指令,用於引入實際的類庫,
·using引入命名空間,並不等於編譯器編譯時加載該命名空間所在的程序集,程序集的加載決定於程序中對該程序集是否存在調用操作,如果代碼中不存在任何調用操作則編譯器將不會加載using引入命名空間所在程序集。因此,在源文件開頭,引入多個命名空間,並非加載多個程序集,不會造成“過度引用”的弊端。
3.創建別名
using為命名空間創建別名的用法規則為:
using alias = namespace | type;
其中namespace表示創建命名空間的別名;而type表示創建類型別名。例如,在.NET Office應用中,常常會引入Microsoft.Office.Interop.Word.dll程序集,在引入命名空間時為了避免繁瑣的類型輸入,我們通常為其創建別名如下:
using MSWord = Microsoft.Office.Interop.Word;
這樣,就可以在程序中以MSWord來代替Microsoft.Office.Interop.Word前綴,如果要創建Application對象,則可以是這樣,
private static MSWord.Application ooo = new MSWord.Application();
同樣,也可以創建類型的別名,用法為:
using MyConsole = System.Console;
class UsingEx
{
public static void Main()
{
MyConsole.WriteLine("應用了類的別名。");
}
}
而創建別名的另一個重要的原因在於同一cs文件中引入的不同命名空間中包括了相同名稱的類型,為了避免出現名稱沖突可以通過
設定別名來解決,例如:
以using創建別名,有效的解決了這種可能的命名沖突,盡管我們可以通過類型全名稱來加以區分,但是這顯然不是最佳的解決方案,using使得這一問題迎刃而解,不費絲毫功夫,同時在編碼規范上看來也更加的符合編碼要求。
4.強制資源清理
4.1 由來
要理解清楚使用using語句強制清理資源,就首先從了解Dispose模式說起,而要了解Dispose模式,則應首先了解.NET的垃圾回收機制。這些顯然不是本文所能完成的宏論,我們只需要首先明確的是.NET提供了Dispose模式來實現顯式釋放和關閉對象的能力。
Dispose模式
Dispose模式是.NET提供的一種顯式清理對象資源的約定方式,用於在.NET 中釋放對象封裝的非托管資源。因為非托管資源不受GC控制,對象必須調用自己的Dispose()方法來釋放,這就是所謂的Dispose模式。從概念角度來看,Dispose模式就是一種強制資源清理所要遵守的約定;從實現角度來看,Dispose模式就是讓要一個類型實現IDisposable接口,從而使得該類型提供一個公有的Dispose方法。
本文不再討論如何讓一個類型實現Dispose模式來提供顯示清理非托管資源的方式,而將注意集中在如何以using語句來簡便的應用這種實現了Dispose模式的類型的資源清理方式。我們在內存管理與垃圾回收章節將有詳細的討論。
using語句提供了強制清理對象資源的便捷操作方式,允許指定何時釋放對象的資源,其典型應用為:
using (Font f = new Font("Verdana", 12, FontStyle.Regular))
{
//執行文本繪制操作
Graphics g = e.Graphics;
Rectangle rect = new Rectangle(10, 10, 200, 200);
g.DrawString("Try finally dispose font.", f, Brushes.Black, rect);
}//運行結束,釋放f對象資源
在上述典型應用中,using語句在結束時會自動調用欲被清除對象的Dispose()方法。因此,該Font對象必須實現IDispose接口,才能使用using語句強制對象清理資源。我們查看其類型定義可知:
public sealed class Font : MarshalByRefObject, ICloneable, ISerializable, IDisposable
Font類型的確實現了IDisposeable接口,也就具有了顯示回收資源的能力。然而,我們並未從上述代碼中,看出任何使用Dispose方法的蛛絲馬跡,這正式using語句帶來的簡便之處,其實質究竟怎樣呢?
4.2 實質
要想了解using語句的執行本質,了解編譯器在背後做了哪些手腳,就必須回歸到IL代碼中來揭密才行:
.method public hidebysig static void Main() cil managed
{
.entrypoint
// 代碼大小 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
顯然,編譯器在自動將using生成為try-finally語句,並在finally塊中調用對象的Dispose方法,來清理資源。
在.NET規范中,微軟建議開放人員在調用一個類型的Dispose()或者Close()方法時,將其放在異常處理的finally塊中。根據上面的分析我們可知,using語句正是隱式的調用了類型的Dispose方法,因此以下的代碼和上面的示例是完全等效的:
Font f2 = new Font("Arial", 10, FontStyle.Bold);
try
{
//執行文本繪制操作
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 規則
·using只能用於實現了IDisposable接口的類型,禁止為不支持IDisposable接口的類型使用using語句,否則會出現編譯時錯誤;
·using語句適用於清理單個非托管資源的情況,而多個非托管對象的清理最好以try-finnaly來實現,因為嵌套的using語句可能存在隱藏的Bug。內層using塊引發異常時,將不能釋放外層using塊的對象資源。
·using語句支持初始化多個變量,但前提是這些變量的類型必須相同,例如:
using(Pen p1 = new Pen(Brushes.Black), p2 = new Pen(Brushes.Blue))
{
//
}
否則,編譯將不可通過。不過,還是有變通的辦法來解決這一問題,原因就是應用using語句的類型必然實現了IDisposable接口,那麼就可以以下面的方式來完成初始化操作,
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;
}
另一種辦法就是以使用try-finally來完成,不管初始化的對象類型是否一致。
·Dispose方法用於清理對象封裝的非托管資源,而不是釋放對象的內存,對象的內存依然由垃圾回收器控制。
·程序在達到using語句末尾時退出using塊,而如果到達語句末尾之前引入異常則有可能提前退出。
·using中初始化的對象,可以在using語句之前聲明,例如:
Font f3 = new Font("Verdana", 9, FontStyle.Regular);
using (f3)
{
//執行文本繪制操作
}
5.結論
一個簡單的關鍵字,多種不同的應用場合。本文從比較全面的角度,诠釋了using關鍵字在.NET中的多種用法,值得指出的是這種用法並非實現於.NET的所有高級語言,本文的情況主要局限在C#中。