為什麼要實現 IDisposable 介面?

一、背景

最近在精讀 《CLR Via C#》和 《Effective C#》 的時候，發現的一個問題點。一般來說，我們實現 IDisposable 介面，是為了釋放托管資源和非托管資源。不過在 C# 類型定義裡面有一個功能類似的東西，那就是 終結器。

最開始我是學 C++ 的，之後學 C# 的時候發現這玩意兒不論是寫法和作用，都跟 C++ 裡面的 析構函數 一樣。在 C++ 裡面的析構函數是在對象釋放的時候會被調用，之後這個觀點一直被我帶到 C#，認為資源釋放的動作放在終結器不就行了麽。為什麼還要我實現 IDisposable 介面，然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()
    {
        
    }
}

二、原因

說起這個原因，首先得從 C# 終結器的 調用時機 說起。終結器的調用是 CLR 在進行 GC 時，如果某個對象寫有終結器，即便它應該被釋放，也不會馬上回收該對象。而 C++ 的析構函數是確定性析構，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 高優先順序 線程去調用對象的終結器。因為要保證線程能夠訪問到終結器對象，所以本該釋放的對象，以及對象相關的資源就 會被提升 1 代 ，會 增加記憶體占用。

一旦終結器方法帶有死迴圈，那麼 GC 將永遠無法釋放該資源，造成 記憶體泄漏。

除開記憶體占用增大的原因，如果你在終結器方法內部引用了其他帶終結器對象，GC 無法保證終結器調用順序，所以你可能訪問到的對象是已經終結了的。

還有一種情況會導致尷尬的記憶體泄漏，本來對象 A 應該被釋放了，結果你在終結器內部又讓其他的根保持對象的引用，又會讓這個對象複活。因為 GC 只會執行一次帶終結器對象的終結器。執行一次過後，就再也不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()
    {
        // 造成 _msg 的記憶體不會被釋放。
        _list.Add(this);
    }
}

三、最佳實踐

針對 Effective C# 所提出的最佳實踐，你應該為對象實現 IDisposable 介面，以釋放托管資源。如果你對象確實使用了非托管資源，那麼你也應該為其編寫終結器。因為非托管資源的，你不能保證調用者能夠顯示調用 Dispose() 方法，所以你得通過終結器來處理。

一個典型的 Dispose() 方法應該將托管資源、非托管資源全部進行釋放，設置對應的標識表明對象已經被釋放了，阻止垃圾回收器重覆清理該對象、保證方法的 冪等性。

public class FatherClass : IDisposable
{
    private bool isDisposed = false;
    
    public void Dispose()
    {
        Dispose(true);
        // 通知 GC，這個對象已經完全被清理。
        GC.SuppressFinalize(this);
    }
    
    ~FatherClass()
    {
        Dispose(false);
    }
    
    protected virtual Dispose(bool isDisposing)
    {
        if(isDisposed) return;
        
        if(isDisposing)
        {
            // 釋放托管資源。
        }
        
        // 釋放非托管資源。
        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)
        {
            // 釋放托管資源。
        }
        
        base.Dispose(isDisposing);
        
        isDisposed = true;
    }
}

在上面的實踐中，我們提煉出了一個 void Dispose(bool) 方法，並將其設置為虛函數。這樣做的好處有兩點，第一點是方便子類重寫釋放邏輯，第二點是可以將終結器和 Dispose() 方法內部重覆的代碼提煉出來。