为什么要实现 IDisposable 接口?

一、背景

最近在精读 《CLR Via C#》和 《Effective C#》 的时候，发现的一个问题点。一般来说，我们实现 IDisposable 接口，是为了释放托管资源和非托管资源。不过在 C# 类型定义里面有一个功能类似的东西，那就是 终结器。

最开始我是学 C++ 的，之后学 C# 的时候发现这玩意儿不论是写法和作用，都跟 C++ 里面的 析构函数 一样。在 C++ 里面的析构函数是在对象释放的时候会被调用，之后这个观点一直被我带到 C#，认为资源释放的动作放在终结器不就行了么。为什么还要我实现 IDisposable 接口，然后让使用者手动释放呢？

C++ 版本的析构函数：

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

C# 版本的终结器：

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

二、原因

说起这个原因，首先得从 C# 终结器的 调用时机 说起。终结器的调用是 CLR 在进行 GC 时，如果某个对象写有终结器，即便它应该被释放，也不会马上回收该对象。而 C++ 的析构函数是确定性析构，取决于你调用 delete 的时机。

GC 会将其添加到一个队列当中，单独使用了一个 高优先级 线程去调用对象的终结器。因为要保证线程能够访问到终结器对象，所以本该释放的对象，以及对象相关的资源就 会被提升 1 代 ，会 增加内存占用。

一旦终结器方法带有死循环，那么 GC 将永远无法释放该资源，造成 内存泄漏。

除开内存占用增大的原因，如果你在终结器方法内部引用了其他带终结器对象，GC 无法保证终结器调用顺序，所以你可能访问到的对象是已经终结了的。

还有一种情况会导致尴尬的内存泄漏，本来对象 A 应该被释放了，结果你在终结器内部又让其他的根保持对象的引用，又会让这个对象复活。因为 GC 只会执行一次带终结器对象的终结器。执行一次过后，就再也不会执行对象的终结器了。

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 的内存不会被释放。
        _list.Add(this);
    }
}

三、最佳实践

针对 Effective C# 所提出的最佳实践，你应该为对象实现 IDisposable 接口，以释放托管资源。如果你对象确实使用了非托管资源，那么你也应该为其编写终结器。因为非托管资源的，你不能保证调用者能够显示调用 Dispose() 方法，所以你得通过终结器来处理。

一个典型的 Dispose() 方法应该将托管资源、非托管资源全部进行释放，设置对应的标识表明对象已经被释放了，阻止垃圾回收器重复清理该对象、保证方法的 幂等性。

public class FatherClass : IDisposable
{
    private bool isDisposed = false;
    
    public void Dispose()
    {
        Dispose(true);
        // 通知 GC，这个对象已经完全被清理。
        GC.SuppressFinalize(this);
    }
    
    ~FatherClass()
    {
        Dispose(false);
    }
    
    protected virtual Dispose(bool isDisposing)
    {
        if(isDisposed) return;
        
        if(isDisposing)
        {
            // 释放托管资源。
        }
        
        // 释放非托管资源。
        isDisposed = true;
    }
    
    public void TestMethod()
    {
        if(isDisposed)
        {
            throw new ObjectDisposedException("对象已经被释放。");
        }
    }
}

public class ChildClass : FatherClass
{
    private bool isDisposed = false;
    
    protected override void Dispose(bool isDisposing)
    {
        if(isDisposed) return;
        
        if(isDisposing)
        {
            // 释放托管资源。
        }
        
        base.Dispose(isDisposing);
        
        isDisposed = true;
    }
}

在上面的实践中，我们提炼出了一个 void Dispose(bool) 方法，并将其设置为虚函数。这样做的好处有两点，第一点是方便子类重写释放逻辑，第二点是可以将终结器和 Dispose() 方法内部重复的代码提炼出来。