[你必须知道的.NET]第十六回:深入浅出关键字---using全接触

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[你必须知道的.NET]

第十六回:深入浅出关键字---using全接触

发布日期:2007.10.1 作者:Anytao
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本文将介绍以下内容:

  • using指令的多种用法
  • using语句在Dispose模式中的应用

 

 

1. 引言

.NET大家庭中,有不少的关键字承担了多种角色,例如new关键字就身兼数职,除了能够创建对象,在继承体系中隐藏基类成员,还在泛型声明中约束可能用作类型参数的参数,在[第五回:深入浅出关键字---把new说透]我们对此都有详细的论述。本文,将把目光转移到另外一个身兼数职的明星关键字,这就是using关键字,在详细讨论using的多重身份的基础上来了解.NET在语言机制上的简便与深邃。

那么,using的多重身份都体现在哪些方面呢,我们先一睹为快吧:

·       引入命名空间

·       创建别名

·       强制资源清理

下面,本文将从这几个角度来阐述using的多彩应用。

2. 引入命名空间

using作为引入命名空间指令的用法规则为:

using Namespace;

.NET程序中,最常见的代码莫过于在程序文件的开头引入System命名空间,其原因在于System命名空间中封装了很多最基本最常用的操作,下面的代码对我们来说最为熟悉不过:

using System;

这样,我们在程序中就可以直接使用命名空间中的类型,而不必指定详细的类型名称。using指令可以访问嵌套命名空间。

关于:命名空间

命名空间是.NET程序在逻辑上的组织结构,而并非实际的物理结构,是一种避免类名冲突的方法,用于将不同的数据类型组合划分的方式。例如,在.NET中很多的基本类型都位于System命名空间,数据操作类型位于System.Data命名空间,

误区:

·       using类似于Java语言的import指令,都是引入命名空间(Java中称作包)这种逻辑结构;而不同于C语言中的#include指令,用于引入实际的类库,

·       using引入命名空间,并不等于编译器编译时加载该命名空间所在的程序集,程序集的加载决定于程序中对该程序集是否存在调用操作,如果代码中不存在任何调用操作则编译器将不会加载using引入命名空间所在程序集。因此,在源文件开头,引入多个命名空间,并非加载多个程序集,不会造成“过度引用”的弊端。

3. 创建别名

using为命名空间创建别名的用法规则为:

using alias = namespace | type;

其中namespace表示创建命名空间的别名;而type表示创建类型别名。例如,在.NET Office应用中,常常会引入Microsoft.Office.Interop.Word.dll程序集,在引入命名空间时为了避免繁琐的类型输入,我们通常为其创建别名如下:

using MSWord = Microsoft.Office.Interop.Word;

这样,就可以在程序中以MSWord来代替Microsoft.Office.Interop.Word前缀,如果要创建Application对象,则可以是这样,

        private static MSWord.Application ooo = new MSWord.Application();

同样,也可以创建类型的别名,用法为:

    using MyConsole = System.Console;

    class UsingEx

    {

        public static void Main()

        {

            MyConsole.WriteLine("应用了类的别名。");

        }

    }

而创建别名的另一个重要的原因在于同一cs文件中引入的不同命名空间中包括了相同名称的类型,为了避免出现名称冲突可以通过设定别名来解决,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创建别名,有效的解决了这种可能的命名冲突,尽管我们可以通过类型全名称来加以区分,但是这显然不是最佳的解决方案,using使得这一问题迎刃而解,不费丝毫功夫,同时在编码规范上看来也更加的符合编码要求。

4. 强制资源清理

4.1 由来

要理解清楚使用using语句强制清理资源,就首先从了解Dispose模式说起,而要了解Dispose模式,则应首先了解.NET的垃圾回收机制。这些显然不是本文所能完成的宏论,我们只需要首先明确的是.NET提供了Dispose模式来实现显式释放和关闭对象的能力。

Dispose模式

Dispose模式是.NET提供的一种显式清理对象资源的约定方式,用于在.NET 中释放对象封装的非托管资源。因为非托管资源不受GC控制,对象必须调用自己的Dispose()方法来释放,这就是所谓的Dispose模式。从概念角度来看,Dispose模式就是一种强制资源清理所要遵守的约定;从实现角度来看,Dispose模式就是让要一个类型实现IDisposable接口,从而使得该类型提供一个公有的Dispose方法。

本文不再讨论如何让一个类型实现Dispose模式来提供显示清理非托管资源的方式,而将注意集中在如何以using语句来简便的应用这种实现了Dispose模式的类型的资源清理方式。我们在内存管理与垃圾回收章节将有详细的讨论。

using语句提供了强制清理对象资源的便捷操作方式,允许指定何时释放对象的资源,其典型应用为:

            using (Font f = new Font("Verdana", 12, FontStyle.Regular))

            {

                //执行文本绘制操作

                Graphics g = e.Graphics;

                Rectangle rect = new Rectangle(10, 10, 200, 200);

                g.DrawString("Try finally dispose font.", f, Brushes.Black, rect);

            }//运行结束,释放f对象资源

在上述典型应用中,using语句在结束时会自动调用欲被清除对象的Dispose()方法。因此,该Font对象必须实现IDispose接口,才能使用using语句强制对象清理资源。我们查看其类型定义可知:

public sealed class Font : MarshalByRefObject, ICloneable, ISerializable, IDisposable

Font类型的确实现了IDisposeable接口,也就具有了显示回收资源的能力。然而,我们并未从上述代码中,看出任何使用Dispose方法的蛛丝马迹,这正式using语句带来的简便之处,其实质究竟怎样呢?

4.2 实质

要想了解using语句的执行本质,了解编译器在背后做了哪些手脚,就必须回归到IL代码中来揭密才行:

.method public hidebysig static void Main() cil managed

{

 .entrypoint

 // 代码大小       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

显然,编译器在自动将using生成为try-finally语句,并在finally块中调用对象的Dispose方法,来清理资源。

.NET规范中,微软建议开放人员在调用一个类型的Dispose()或者Close()方法时,将其放在异常处理的finally块中。根据上面的分析我们可知,using语句正是隐式的调用了类型的Dispose方法,因此以下的代码和上面的示例是完全等效的:

            Font f2 = new Font("Arial", 10, FontStyle.Bold);

            try

            {

//执行文本绘制操作

                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 规则

·       using只能用于实现了IDisposable接口的类型,禁止为不支持IDisposable接口的类型使用using语句,否则会出现编译时错误;

·       using语句适用于清理单个非托管资源的情况,而多个非托管对象的清理最好以try-finnaly来实现,因为嵌套的using语句可能存在隐藏的Bug。内层using块引发异常时,将不能释放外层using块的对象资源。

·       using语句支持初始化多个变量,但前提是这些变量的类型必须相同,例如:

            using(Pen p1 = new Pen(Brushes.Black), p2 = new Pen(Brushes.Blue))

            {

                //

            }

否则,编译将不可通过。不过,还是有变通的办法来解决这一问题,原因就是应用using语句的类型必然实现了IDisposable接口,那么就可以以下面的方式来完成初始化操作,

            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;

            }

另一种办法就是以使用try-finally来完成,不管初始化的对象类型是否一致。

·       Dispose方法用于清理对象封装的非托管资源,而不是释放对象的内存,对象的内存依然由垃圾回收器控制。

·       程序在达到using语句末尾时退出using块,而如果到达语句末尾之前引入异常则有可能提前退出。

·       using中初始化的对象,可以在using语句之前声明,例如:

            Font f3 = new Font("Verdana", 9, FontStyle.Regular);

            using (f3)

            {

                //执行文本绘制操作

            }

5. 结论

一个简单的关键字,多种不同的应用场合。本文从比较全面的角度,诠释了using关键字在.NET中的多种用法,值得指出的是这种用法并非实现于.NET的所有高级语言,本文的情况主要局限在C#中。

 

 

参考文献

(USA)Jeffrey Richter, Applied Microsoft .NET Framework Programming

(USA)Bill Wagner, Effective C#

 

温故知新

[开篇有益]
[第一回:恩怨情仇:is和as]
[第二回:对抽象编程:接口和抽象类]
[第三回:历史纠葛:特性和属性]
[第四回:后来居上:class和struct]
[第五回:深入浅出关键字---把new说透]
[第六回:深入浅出关键字---base和this]
[第七回:品味类型---从通用类型系统开始]
[第八回:品味类型---值类型与引用类型(上)-内存有理]
[第九回:品味类型---值类型与引用类型(中)-规则无边]
[第十回:品味类型---值类型与引用类型(下)-应用征途]
[第十一回:参数之惑---传递的艺术(上)]
[第十二回:参数之惑---传递的艺术(下)]
[第十三回:从Hello, world开始认识IL]
[第十四回:认识IL代码---从开始到现在]
[第十五回:继承本质论]

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posted @ 2007-10-01 22:11  Anytao  阅读(11790)  评论(40编辑  收藏