异常安全在Java和C#语言中的简化

C簇语言中，C++首先在引入异常。在C++标准委员会投票之时，英国代表提出了反对意见，他们说异常差不多破坏了每个程序。如下的代码片段很好地展示了异常是如何把事情搞乱的

void f()
{
 T* p = new T;
 // 一些处理
 delete p;
}

 

如果处理过程引发异常抛出，那么语句“delete p;”便不会被执行，这就导致了内存泄漏。为解决这个问题，有两个提议，“智能指针”和垃圾收集。

英国人的反对意见是有道理，在C++中编写异常安全的代码，曾经困扰C++社群数年，97年至99年，终于总结了一些比较好的解决办法。至今为止，仍然是十分困难的事情。

Java和C#是一门大众化的语言，异常安全这么困难的技术，大多数程序员都会比较难以掌握，所以引入了一些简化的方式。

在Java中，引入了垃圾收集的技术，程序员不用关心内存的回收问题了。但是还是存在其他的一些资源，例如数据库连接、文件句柄、互斥体（Mutex）等等。Java中，为了简化对互斥体（Mutex）使用，引入了synchronized关键字（类似C#中的lock），使得线程的使用变得简单。如下：

public synchronized void f1(List list) {
 synchronized (list) {
    //do something
 }
}

在C#中，则是更进了一步。为了解决异常安全问题，引入了lock、using两个关键字管理资源。lock与Java中的synchronized对应。

Object obj = new Object();
lock (obj)
{
    //do something
}

上述代码在不用lock的时候，是这样写的：

System.Threading.Monitor.Enter(obj);
try
{
    //do something
}
finally
{
    System.Threading.Monitor.Exit(obj);
}

而using则是一种和IDisposable配合使用的特别方式，或许是一种创新。
我们先看看IDisposable接口：

public interface IDisposable
{
      // Methods
      void Dispose();
}

我们看看数据连接SqlConnection的实现，SqlConnection实现了IDisposable接口，SqlConnection中大约是这样实现：

if (disposing)
{
      
      
      this.Close();
}

在Dispose中调用了Close方法，释放了资源。在File相关的对象，也是以类似的方式处理的。

使用Using：

using (IDbConnection conn = new SqlConnection())
{
    // do something
}

如果不是用Using，也需要保证异常安全。可以这样写，与上面的代码等价：

IDbConnection conn = new SqlConnection();
try
{
    // do something
}
finally
{
    IDisposable disposableObj = conn as IDisposable;
    if (disposableObj != null)
    {
        disposableObj.Dispose();
    }
}

当然更直接的代码是：

IDbConnection conn = new SqlConnection();
try
{
    //do something
}
finally
{
    conn.Close();
}

在C#中，using的用法，并没有走到多远，其实就是try ... finally方式和IDiposible接口的配合使用。

其实foreach的关键字也起到简化编写异常安全代码的作用：

IList list = new ArrayList();
foreach (Object obj in list)
{
    //do something 
}

 其实相当于：

IList list = new ArrayList();
IEnumerator iter = list.GetEnumerator();
try
{
    while (iter.MoveNext())
    {
        Object obj = iter.Current;
        //do something 
    }
}
finally
{
    IDisposable disposableObj = iter as IDisposable;
    if (disposableObj != null)
    {
        disposableObj.Dispose();
    }
}

在foreach中，也使用了try ... finally，用于Dispose实现了IDisposable的IEnumerator对象。

Anders Hejlsberg曾说，在优秀的代码中，会有大量的try...finally形式的代码存在。为了减少try...finally的使用，C#引入了lock、using、foreach。

但是异常处理在C#中，缺少了异常规范（exception specification），这是令人遗憾，Anders Hejlsberg曾经发表过一些论述，很有道理，但是没有异常规范的C#是令人遗憾的。