[你必須知道的.NET]第十六回：深入淺出關鍵字---using全接觸
博客園CLR基礎研究團隊|CLR團隊精品系列|Anytao技術博客
[你必須知道的.NET]
第十六回：深入淺出關鍵字---using全接觸
發布日期：2007.10.1 作者：Anytao
? 2007 Anytao.com ，原創作品，轉貼請注明作者和出處。
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。
那么，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，最常見的代碼莫過于在程序文件的開頭引入System命名空間，其原因在于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。
關于：命名空間
命名空間是.NET程序在邏輯上的組織結構，而并非實際的物理結構，是一種避免類名沖突的方法，用于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于System命名空間，數據操作類型位于System.Data命名空間，
誤區：
· using類似于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；而不同于C語言中的#include指令，用于引入實際的類庫，
· using引入命名空間，并不等于編譯器編譯時加載該命名空間所在的程序集，程序集的加載決定于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，并非加載多個程序集，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于同一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：
namespace Boyspace
{
public class Player
{
public static void Play()
{
System.Console.WriteLine("Boys play football.");
}
}
}
namespace Girlspace
{
public class Player
{
public static void Play()
{
System.Console.WriteLine("Girls play violin.");
}
}
}
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，用于在.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，我們并未從上述代碼中，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，了解編譯器在背后做了哪些手腳，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，并在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只能用于實現了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語句適用于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，那么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方法用于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，詮釋了using關鍵字在.NET中的多種用法，值得指出的是這種用法并非實現于.NET的所有高級語言，本文的情況主要局限在C#中。
參考文獻
（USA）Jeffrey Richter, Applied Microsoft .NET Framework Programming
（USA）Bill Wagner, Effective C#
溫故知新
[開篇有益]
[第一回：恩怨情仇：is和as]
[第二回：對抽象編程：接口和抽象類]
[第三回：歷史糾葛：特性和屬性]
[第四回：后來居上：class和struct]
[第五回：深入淺出關鍵字---把new說透]
[第六回：深入淺出關鍵字---base和this]
[第七回：品味類型---從通用類型系統開始]
[第八回：品味類型---值類型與引用類型（上）－內存有理]
[第九回：品味類型---值類型與引用類型（中）－規則無邊]
[第十回：品味類型---值類型與引用類型（下）－應用征途]
[第十一回：參數之惑---傳遞的藝術（上）]
[第十二回：參數之惑---傳遞的藝術（下）]
[第十三回：從Hello, world開始認識IL]
[第十四回：認識IL代碼---從開始到現在]
[第十五回：繼承本質論]
? 2007 Anytao.com
原創作品，轉貼請注明作者和出處，留此信息。
本文以“現狀”提供且沒有任何擔保，同時也沒有授予任何權利。
This posting is provided "AS IS" with no warranties, and confers no rights.
Worktile，新一代簡單好用、體驗極致的團隊協同、項目管理工具，讓你和你的團隊隨時隨地一起工作。完全免費，現在就去了解一下吧。
https://worktile.com
浙公網安備 33010602011771號