Dispose finalize что это за методы как используются в net

Dispose finalize что это за методы как используются в net

.Net developer, data scientist

Разница между Finalize и Dispose в C# — вопрос №30 на собеседование C# / .NET

Текст к видео «Разница между Finalize и Dispose в C#» на канале YouTube

В одном из предыдущих видео, выпущенных на канале посвященных работе Garbage Collector в среде программирования .Net мы познакомились как происходит очистка памяти от неиспользованных объектов. Garbage Collector идеально работает, когда речь идет о ресурсах в управляемом коде. Однако если речь идет о неуправляемом коде, то освобождать такие ресурсы необходимо явно, без надежды на какие-то волшебные механизмы, которые выполнят данную полезную работу за нас. К неуправляемым ресурсам можно отнести соединения с базами данных, сетевые соединения, файлы, а также прочие элементы, которые мы используем в программирования .Net, но которые не являются частью .Net.

Для того, чтобы решить данную проблему в языке C# введено понятие финализации. В общем виде финализации позволяет объекту освободить ресурсы, которые он использует перед тем, как он будет очищен Garbage Collector’ом. Декларирование финализатора похоже на декларирование конструктора, но перед названием необходимо добавить знак «тильда»:

Одним из недостатков использования финализаторов является то, что мы не знаем точно, когда он будет вызван. То есть мы знаем, что финализатор будет вызван, когда Garbage Collector будет удалять наш объект из памяти, но опять-таки, мы не можем сказать, когда это произойдёт. Конечно, некоторые могут сказать – вызови статический метод GC.Collect() и дело сделано, однако Garbage Collector это доработанный и проверенный временем механизм и если у нас есть возможность не вмешиваться в его работу, то лучше конечно этой возможностью воспользоваться.

Если всё-таки нам пришлось воспользоваться методом GC.Collect(), то не будет лишним после вызова этого метода, вызвать метод GC.WaitForPendingFinalizers() чтобы все финализаторы закончили свою работу.

Вторым недостатком финализатора является то, что объект с финализатором помещается в специальную очередь финализации. Что это значит? Это значит, что на наш объект будет существовать ссылка в памяти в некоторой очереди, а как мы уже знаем Garbage Collector чистит память от объектов, на которые нет ссылок. Отсюда следует вывод – использование финализаторов и размещение объектов в очереди финализации увеличивает жизненный цикл объекта и откладывает удаление объекта из памяти.

Давайте рассмотрим некоторый пример. Есть объект, который работает с файлом. В объекте есть финализатор, который закрывает файл и освобождает данный ресурс. В итоге если мы работаем с файлом при помощи нашего объекта, то ожидание пока в системе не будет вызван Garbage Collector чтобы закрыть файл, является не идеальным и очень слабым техническим решением.

Естественное в среде программирования .Net уже есть решение данной проблемы. Решение тривиально – оно сводится к имплементации интерфейса IDisposable. Интерфейс IDisposable содержит декларацию только одного метода: Dispose, который не принимает ни одного аргумента и не возвращает значений. В рамках данного метода можно освободить неуправляемые ресурсы немедленно и это метод может быть вызван каждым пользователем вашего класса.

С использованием интерфейса IDisposable не всё идеально, как могло бы быть. Если во время вызова метода Dispose и далее во время его работы возникнет ошибка и будет выброшено исключение могут возникнуть проблемы – некоторый ресурс не будет освобожден. Чтобы этого избежать все типы, которые имплементируют IDisposable должны быть вызваны с обработкой исключений try/finally – об обработке исключение у меня снято видео на канале, ссылка будет в правом верхнем углу. Так как такой синтаксис является, по сути, обязательным создатели языка C# предоставили нам специальный синтаксис для решение данной задачи – использование ключевого слова using в контексте объектов, которые имплементируют интерфейс IDisposable, например:

Ключевое слово using в этом случае гарантирует, что после использования данного объекта будет вызван метод Dispose, а в случае исключений они будут обработаны соответствующим образом. Использование using автоматически добавляет к коду инструкции try/finally. Если программист хотел бы расширить этот синтаксис и использовать блок catch, то связку try/catch/finally необходимо будет написать самостоятельно.

На собеседовании может появиться вопрос – какая разница между использованием финализаторов и использованием интерфейса IDisposable. Принимая во внимание всю информацию, которую вы узнали в данном видео, можно ответить, что финализаторы вызываются Garbage Collector’ом и у нас нет особых рычагов влияния, когда это произойдет, с другой стороны, если объект имплементирует IDisposable, то после использования объекта, мы можем явно освободить ресурсы из кода, вызывая метод Dispose, когда объект, по нашему мнению, уже не нужен.

В данном видео мы уделили достаточно внимания вопросу управления памятью. Я бы хотел сказать еще пару слов об одном аспекте связанным с памятью, который важен настолько, чтобы о нём сказать, но не настолько, чтобы о нём снимать отдельное видео. Речь идет о слабых ссылках или на языке оригинала – WeakReference. По умолчанию ссылки в памяти на наши объекты являются строгими или сильными (кому какое название нравится). Некоторые объекты могут занимать в памяти достаточно большое количество места, и, хотя, в коде на них будут строгие ссылки, данные объекты могут не использоваться очень часто. Если мы обнаружили такой объект, большой и не часто используемый, то это наш кандидат для слабой ссылки. Если на объект указывает слабая ссылка, то такой объект может быть удален Garbage Collector’ом, несмотря на наличие ссылки, пусть даже и слабой. Дополнительным условием для объекта со слабой ссылкой является то, чтобы такой объект можно было быстро и легко создать. В этом случае алгоритм работы приложения с объектами со слабыми ссылками будет выглядеть следующим образом:

Dispose finalize что это за методы как используются в net

Большинство объектов, используемых в программах на C#, относятся к управляемым или managed-коду. Такие объекты управляются CLR и легко очищаются сборщиком мусора. Однако вместе с тем встречаются также и такие объекты, которые задействуют неуправляемые объекты (подключения к файлам, базам данных, сетевые подключения и т.д.). Такие неуправляемые объекты обращаются к API операционной системы. Сборщик мусора может справиться с управляемыми объектами, однако он не знает, как удалять неуправляемые объекты. В этом случае разработчик должен сам реализовывать механизмы очистки на уровне программного кода.

Освобождение неуправляемых ресурсов подразумевает реализацию одного из двух механизмов:

Реализация классом интерфейса System.IDisposable

Создание деструкторов

Если вы вдруг программировали на языке C++, то наверное уже знакомы с концепцией деструкторов. Метод деструктора носит имя класса (как и конструктор), перед которым стоит знак тильды (

Деструкторы можно определить только в классах. Деструктор в отличие от конструктора не может иметь модификаторов доступа и параметры. При этом каждый класс может иметь только один деструктор.

Например, определим в классе Person простейший деструктор:

В данном случае в деструкторе в целях демонстрации просто выводится строка на консоль, которая уведомляет, что объект удален. Но в реальных программах в деструктор вкладывается логика освобождения неуправляемых ресурсов.

Однако на деле при очистке сборщик мусора вызывает не деструктор, а метод Finalize . Все потому, что компилятор C# компилирует деструктор в конструкцию, которая эквивалентна следующей:

Метод Finalize уже определен в базовом для всех типов классе Object, однако данный метод нельзя так просто переопределить. И фактическая его реализация происходит через создание деструктора.

Используя в программе класс Person, после ее завершения можно будет увидеть на консоли сообщение об удалении объекта tom:

Обратите внимание, что даже после завершения метода Test и соответственно удаления из стека ссылки на объект Person в куче, может не последовать немедленного вызова деструктора. Лишь при завершении всей программы гарантировано произойдет очистка памяти. Однако с .NET 5 и в последующих версиях при завершении программы деструкторы не вызываются. Поэтому в программе выше для более быстрой очистки памяти применяется метод GC.Collect и для гарантированного вызова деструктора устанавливается задержка с помощью вызова Console.Read() , который ожидает от пользователя ввода.

На уровне памяти это выглядит так: сборщик мусора при размещении объекта в куче определяет, поддерживает ли данный объект метод Finalize . И если объект имеет метод Finalize, то указатель на него сохраняется в специальной таблице, которая называется очередь финализации. Когда наступает момент сборки мусора, сборщик видит, что данный объект должен быть уничтожен, и если он имеет метод Finalize, то он копируется в еще одну таблицу и окончательно уничтожается лишь при следующем проходе сборщика мусора.

Стоит отметить, что точное время вызова деструктора не определено. Кроме того, при финализации двух связанных объектов порядок вызова деструкторов не гарантируется. То есть если объект A хранит ссылку на объект B, и при этом оба эти объекта имеют деструкторы, то для объекта B деструктор моет уже отработать в то время, как для объекта A деструктор только начнет работу.

И здесь мы можем столкнуться со следующей проблемой: а что если нам немедленно надо вызвать деструктор и освободить все связанные с объектом неуправляемые ресурсы? В этом случае мы можем использовать второй подход — реализацию интерфейса IDisposable.

Интерфейс IDisposable

Интерфейс IDisposable объявляет один единственный метод Dispose , в котором при реализации интерфейса в классе должно происходить освобождение неуправляемых ресурсов. Например:

В данном коде используется конструкция try. finally. По сути эта конструкция по функционалу в общем эквивалентна следующим двум строкам кода:

Но конструкцию try. finally предпочтительнее использовать при вызове метода Dispose, так как она гарантирует, что даже в случае возникновения исключения произойдет освобождение ресурсов в методе Dispose.

Комбинирование подходов

Мы рассмотрели два подхода. Какой же из них лучше? С одной стороны, метод Dispose позволяет в любой момент времени вызвать освобождение связанных ресурсов, а с другой — программист, использующий наш класс, может забыть поставить в коде вызов метода Dispose. В общем бывают различные ситуации. И чтобы сочетать плюсы обоих подходов мы можем использовать комбинированный подход. Microsoft предлагает нам использовать следующий формализованный шаблон:

Логика очистки реализуется перегруженной версией метода Dispose(bool disposing) . Если параметр disposing имеет значение true, то данный метод вызывается из публичного метода Dispose, если false — то из деструктора.

При вызове деструктора в качестве параметра disposing передается значение false, чтобы избежать очистки управляемых ресурсов, так как мы не можем быть уверенными в их состоянии, что они до сих пор находятся в памяти. И в этом случае остается полагаться на деструкторы этих ресурсов. Ну и в обоих случаях освобождаются неуправляемые ресурсы.

Еще один важный момент — вызов в методе Dispose метода GC.SuppressFinalize(this) . GC.SuppressFinalize не позволяет системе выполнить метод Finalize для данного объекта. Если же в классе деструктор не определен, то вызов этого метода не будет иметь никакого эффекта.

Таким образом, даже если разработчик не использует в программе метод Dispose, все равно произойдет очистка и освобождение ресурсов.

Общие рекомендации по использованию Finalize и Dispose

Деструктор следует реализовывать только у тех объектов, которым он действительно необходим, так как метод Finalize оказывает сильное влияние на производительность

После вызова метода Dispose необходимо блокировать у объекта вызов метода Finalize с помощью GC.SuppressFinalize

При создании производных классов от базовых, которые реализуют интерфейс IDisposable, следует также вызывать метод Dispose базового класса:

Отдавайте предпочтение комбинированному шаблону, реализующему как метод Dispose, так и деструктор

C# Memory Management— Part 2 (Finalizer & Dispose)

I am writing this post as the continuation of part one of this series. You can read the first post from the below link:

C# MEMORY MANAGEMENT — Part 1

In this article, I want to mention how memory management is done in .NET environment. I will try to keep it simple and…

In this post, I will write about Finalizer and Dispose method and I will show how to use them with code examples.

Let’s start with why these are needed and used.

Garbage Collector handles memory management in .NET framework and conducts the allocation and reclaiming of memory for the applications (We will talk about the details of garbage collection in the third part of the series). However, when we create objects that include unmanaged resources such as windows, files, network and database connections, we must explicitly release those resources after using them in our applications. This can be done by :

· implementing Dispose method from the IDisposable interface

First, let’s learn about finalizers.

What is a finalizer?

Finalizers (which are also called destructors) are used to perform any necessary final clean-up when a class instance is being collected by the garbage collector. Some important points about finalizers are:

• A class can have only one finalizer.
• A finalizer does not have modifiers or parameters.
• Finalizers cannot be called explicitly, they are called by the garbage collector (GC) when the GC considers the object eligible for finalization. They are also called when the program finishes in .NET framework applications.

Following is an example of a class with a finalizer:

Finalizer overrides the Finalize method of the base class. So the call to the finalizer is implicitly translated to the following code:

We can see this by creating an example that includes an inheritance chain as follows:

Output of this code is:

As you see, finalizers are called recursively for all instances in the inheritance chain, from the most-derived to the least-derived.

Dispose Method

We mentioned above that finalizers are called by the garbage collector or when the program finishes (in .NET framework applications). This means we cannot call them. If our application uses an expensive external resource, we should then release the resource explicitly. We can do this by implementing Dispose method from IDisposable interface. By this way, we can improve the performance of our application as well. Now, let’s see this in practice.

How to Implement Dispose Method?

First, we create a class that implements IDisposable interface and then choose Implement interface with Dispose pattern from the Quick Actions menu as shown in the following image:

Then a skeleton code is generated as follows:

I changed the code to make it usable and understandable as below:

I want to make some explanations about the variables and methods used in the pattern:

disposedValue boolean variable provides that clients can call the method multiple times without getting an exception.

This override of Dispose method is either called by the client:

or the finalizer:

As you see the distinction is provided by the disposing boolean variable.

As a final note;

prevents finalization because it is not needed as the client explicitly forces the release of resources.

Now, we can use DatabaseConnection class in order to see how Dispose pattern acts in different scenarios.

First, we call the Dispose method explicitly:

Another and commonly used method to call Dispose is using using statement:

As you see there is no call to Dispose method because the using statement handles that automatically.

Both codes above generate the same output.

Next, let’s call Dispose method more than once and see the output:

Finally, let’s see what happens if we don’t call the Dispose method explicitly:

As you see, Dispose method is called implicitly during the finalization. So adding the finalizer during the implementation of the Dispose pattern becomes a safeguard to clean up the resources if the client does not call the Dispose method.

This is the end of part two. Hope you found it helpful and easy to understand. Please let me know if you have any corrections and/or questions in the comments.

In the final part of this series, I am planning to write about Garbage Collector.

Разница между dispose () и finalize () в C #

Методы dispose () и finalize () — это методы C #, которые вызываются для освобождения неуправляемых ресурсов, удерживаемых объектом. Метод dispose () определен внутри интерфейса IDisposable, тогда как метод finalize () определен внутри объекта класса. Основное различие между dispose () и finalize () заключается в том, что метод dispose () должен явно вызываться пользователем, тогда как метод finalize () вызывается сборщиком мусора непосредственно перед уничтожением объекта. Давайте изучим некоторые другие различия между ними с помощью сравнительной таблицы, показанной ниже.

Сравнительная таблица

Определение утилизации ()

Метод dispose () освобождает неуправляемые ресурсы, которые содержатся объектом класса. Неуправляемые ресурсы — это файлы, подключения к данным и т. Д. Метод dispose () объявляется в интерфейсе IDisposeable и реализуется классом путем реализации интерфейса IDisposable. Этот метод не вызывается автоматически. Программист должен реализовать это вручную, когда вы создаете пользовательский класс, который будет использоваться другими. Метод имеет следующий синтаксис:

В приведенном выше синтаксисе вы можете заметить, что метод объявлен как открытый. Это потому, что этот метод определен в интерфейсе IDisposable, и он должен быть реализован классом, который реализует этот интерфейс. Таким образом, чтобы обеспечить доступ к реализующему классу, метод объявлен как открытый.

Этот метод вызывается вручную кодом программы, поскольку он реализован для вызова. Быстродействие методов быстрое, и оно мгновенно освобождает ресурсы, удерживаемые объектом класса.

Определение finalize ()

Метод finalize () определен в классе объекта . Используется для уборки. Этот метод вызывается сборщиком мусора, когда ссылка на объект не используется в течение длительного времени. Сборщик мусора освобождает управляемые ресурсы автоматически, но если вы хотите освободить неуправляемые ресурсы, такие как дескриптор файла, подключение к данным и т. Д., Метод finalize должен быть реализован вручную. Сборщик мусора вызывает метод finalize () непосредственно перед тем, как полностью уничтожить объект.

Синтаксис метода finalize ():

В приведенном выше синтаксисе метод finalize () объявлен как защищенный. Причина этого в том, что метод finalize () не должен быть доступен извне класса и должен быть доступен только сборщику мусора.

Метод finalize () влияет на стоимость производительности, поскольку он не освобождает память мгновенно. В C # метод finalize вызывается автоматически с деструкторами.

Ключевые различия между dispose () и finalize ()

1. Метод dispose () определен в интерфейсе IDisposable . С другой стороны, метод finalize () определен в объекте класса.
2. Метод dispose () должен быть вызван вручную внутри кода программистом, а метод finalize автоматически вызывается сборщиком мусора до того, как он уничтожит объект.
3. Метод dispose может быть вызван в любое время, в то время как метод finalize вызывается сборщиком мусора, когда он обнаруживает, что на этот объект не ссылались в течение длительного времени.
4. Метод dispose () реализуется в классе после реализации интерфейса IDisposable. Метод finalize () должен быть реализован только для неуправляемых ресурсов, поскольку управляемые ресурсы автоматически освобождаются сборщиком мусора.
5. Спецификатор доступа метода dispose () является открытым, поскольку он определен в интерфейсе IDisposable, и он будет реализован классом, реализующим этот интерфейс, следовательно, он должен быть открытым. С другой стороны, метод finalize () имеет защищенный спецификатор доступа, поэтому он не должен быть доступен ни одному члену вне класса.
6. Метод dispose () является быстрым и освобождает объект мгновенно, следовательно, он не влияет на стоимость производительности. Метод finalize () медленнее и не освобождает ресурсы, удерживаемые объектом мгновенно.

Заключение:

Рекомендуется использовать метод dispose () над методом finalize (), так как он быстрее, чем finalize. Кроме того, он может быть вызван в любое время, когда это необходимо.