[你必须知道的.NET]第十六回：深入浅出关键字---using全接触
[你必须知道的.NET]第十六回：深入浅出关键字---using全接触
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
在.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;
在.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。
在.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。
