爲何要實現 IDisposable 接口?

1、背景

最近在精讀 《CLR Via C#》和 《Effective C#》 的時候，發現的一個問題點。通常來講，咱們實現 IDisposable 接口，是爲了釋放託管資源和非託管資源。不過在 C# 類型定義裏面有一個功能相似的東西，那就是 終結器。

最開始我是學 C++ 的，以後學 C# 的時候發現這玩意兒不管是寫法和做用，都跟 C++ 裏面的 析構函數 同樣。在 C++ 裏面的析構函數是在對象釋放的時候會被調用，以後這個觀點一直被我帶到 C#，認爲資源釋放的動做放在終結器不就好了麼。爲何還要我實現 IDisposable 接口，而後讓使用者手動釋放呢？

C++ 版本的析構函數：

class Line
{
   public:
      Line();  
      ~Line(); 
 
    private:
      double length;
};

C# 版本的終結器：

public class Line
{
    private double _length;
    
    public Line()
    {
        
    }
    
    ~Line()
    {
        
    }
}

2、緣由

提及這個緣由，首先得從 C# 終結器的 調用時機 提及。終結器的調用是 CLR 在進行 GC 時，若是某個對象寫有終結器，即使它應該被釋放，也不會立刻回收該對象。而 C++ 的析構函數是肯定性析構，取決於你調用 delete 的時機。

GC 會將其添加到一個隊列當中，單獨使用了一個 高優先級 線程去調用對象的終結器。由於要保證線程可以訪問到終結器對象，因此本該釋放的對象，以及對象相關的資源就 會被提高 1 代 ，會 增長內存佔用。

一旦終結器方法帶有死循環，那麼 GC 將永遠沒法釋放該資源，形成 內存泄漏。

除開內存佔用增大的緣由，若是你在終結器方法內部引用了其餘帶終結器對象，GC 沒法保證終結器調用順序，因此你可能訪問到的對象是已經終結了的。

還有一種狀況會致使尷尬的內存泄漏，原本對象 A 應該被釋放了，結果你在終結器內部又讓其餘的根保持對象的引用，又會讓這個對象復活。由於 GC 只會執行一次帶終結器對象的終結器。執行一次事後，就不再會執行對象的終結器了。

public class BadClass
{
    private static readonly List<BadClass> _list = new List<BadClass>();
    private string _msg;
    
    public BadClass(string msg)
    {
        _msg = (string)msg.Clone();
    }
    
    ~BadClass()
    {
        // 形成 _msg 的內存不會被釋放。
        _list.Add(this);
    }
}

3、最佳實踐

針對 Effective C# 所提出的最佳實踐，你應該爲對象實現 IDisposable 接口，以釋放託管資源。若是你對象確實使用了非託管資源，那麼你也應該爲其編寫終結器。由於非託管資源的，你不能保證調用者可以顯示調用 Dispose() 方法，因此你得經過終結器來處理。

一個典型的 Dispose() 方法應該將託管資源、非託管資源所有進行釋放，設置對應的標識代表對象已經被釋放了，阻止垃圾回收器重複清理該對象、保證方法的 冪等性。

public class FatherClass : IDisposable
{
    private bool isDisposed = false;
    
    public void Dispose()
    {
        Dispose(true);
        // 通知 GC，這個對象已經徹底被清理。
        GC.SuppressFinalize(this);
    }
    
    ~FatherClass()
    {
        Dispose(false);
    }
    
    protected virtual Dispose(bool isDisposing)
    {
        if(isDisposed) return;
        
        if(isDisposing)
        {
            // 釋放託管資源。
        }
        
        // 釋放非託管資源。
        isDisposed = true;
    }
    
    public void TestMethod()
    {
        if(isDisposed)
        {
            throw new ObjectDisposedException("對象已經被釋放。");
        }
    }
}

public class ChildClass : FatherClass
{
    private bool isDisposed = false;
    
    protected override void Dispose(bool isDisposing)
    {
        if(isDisposed) return;
        
        if(isDisposing)
        {
            // 釋放託管資源。
        }
        
        base.Dispose(isDisposing);
        
        isDisposed = true;
    }
}

在上面的實踐中，咱們提煉出了一個 void Dispose(bool) 方法，並將其設置爲虛函數。這樣作的好處有兩點，第一點是方便子類重寫釋放邏輯，第二點是能夠將終結器和 Dispose() 方法內部重複的代碼提煉出來。