異常安全在Java和C#語言中的簡化

C簇語言中，C++首先在引入異常。在C++標準委員會投票之時，英國代表提出了反對意見，他們說異常差不多破壞了每個程式。如下的程式碼片段很好地展示了異常是如何把事情搞亂的

void f()
{
 T* p = new T;
 // 一些處理
 delete p;
}

 

如果處理過程引發異常拋出，那麼語句“delete p;”便不會被執行，這就導致了記憶體流失。為解決這個問題，有兩個提議，“智能指標”和垃圾收集。

英國人的反對意見是有道理，在C++中編寫異常安全的代碼，曾經困擾C++社群數年，97年至99年，終於總結了一些比較好的解決辦法。至今為止，仍然是十分困難的事情。

Java和C#是一門福士化的語言，異常安全這麼困難的技術，大多數程式員都會比較難以掌握，所以引入了一些簡化的方式。

在Java中，引入了垃圾收集的技術，程式員不用關心記憶體的回收問題了。但是還是存在其他的一些資源，例如資料庫連接、檔案控制代碼、互斥體（Mutex）等等。Java中，為了簡化對互斥體（Mutex）使用，引入了synchronized關鍵字（類似C#中的lock），使得線程的使用變得簡單。如下：

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

在C#中，則是更進了一步。為瞭解決異常安全問題，引入了lock、using兩個關鍵字管理資源。lock與Java中的synchronized對應。

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

上述代碼在不用lock的時候，是這樣寫的：

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

而using則是一種和IDisposable配合使用的特別方式，或許是一種創新。
我們先看看IDisposable介面：

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

我們看看資料連線SqlConnection的實現，SqlConnection實現了IDisposable介面，SqlConnection中大約是這樣實現：

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

在Dispose中調用了Close方法，釋放了資源。在File相關的對象，也是以類似的方式處理的。

使用Using：

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

如果不是用Using，也需要保證異常安全。可以這樣寫，與上面的代碼等價：

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

當然更直接的代碼是：

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

在C#中，using的用法，並沒有走到多遠，其實就是try ... finally方式和IDiposible介面的配合使用。

其實foreach的關鍵字也起到簡化編寫異常安全的程式碼的作用：

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

 其實相當於：

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，用於Dispose實現了IDisposable的IEnumerator對象。

Anders Hejlsberg曾說，在優秀的代碼中，會有大量的try...finally形式的代碼存在。為了減少try...finally的使用，C#引入了lock、using、foreach。

但是異常處理在C#中，缺少了異常規範（exception specification），這是令人遺憾，Anders Hejlsberg曾經發表過一些論述，很有道理，但是沒有異常規範的C#是令人遺憾的。