raii_Java中的RAII

raii

资源获取即初始化（ RAII ）是Bjarne Stroustrup用C ++引入的一种设计思想，用于异常安全的资源管理。由于垃圾回收，Java 没有此功能，但是我们可以使用try-with-resources实现类似的功能。

约翰·哈德斯（John Huddles）在萨赫姆农场（1998）

RAII解决的问题很明显；看一下这段代码（我确定您知道Semaphore是什么以及它在Java中的工作方式）：

class Foo {private Semaphore sem = new Semaphore(5);void print(int x) throws Exception {this.sem.acquire();if (x > 1000) {throw new Exception("Too large!");}System.out.printf("x = %d", x);this.sem.release();}
}

该代码相当原始，没有任何用处，但是您很可能会明白：方法print()如果从多个并行线程中调用，将仅允许其中五个并行打印。有时，如果x大于1000 ，将不允许其中的一些打印，并且将引发异常。

该代码的问题是资源泄漏。 x大于1000每个print()调用都会从信号量中获取一个许可，并且不会返回它。在五个异常调用中，信号量将为空，其他所有线程均不打印任何内容。

解决办法是什么？这里是：

class Foo {private Semaphore sem = new Semaphore(5);void print(int x) throws Exception {this.sem.acquire();if (x > 1000) {this.sem.release();throw new Exception("Too large!");}System.out.printf("x = %d", x);this.sem.release();}
}

抛出异常之前，我们必须释放许可证。

但是，还有另一个问题出现：代码重复。我们在两个地方发放许可证。如果我们添加更多的throw指令，我们还必须添加更多的sem.release()调用。

在C ++中引入了一个非常优雅的解决方案，称为RAII。这是在Java中的样子：

class Permit {private Semaphore sem;Permit(Semaphore s) {this.sem = s;this.sem.acquire();}@Overridepublic void finalize() {this.sem.release();}
}
class Foo {private Semaphore sem = new Semaphore(5);void print(int x) throws Exception {new Permit(this.sem);if (x > 1000) {throw new Exception("Too large!");}System.out.printf("x = %d", x);}
}

看看方法Foo.print()的代码多么漂亮。我们只创建了Permit类的实例，它立即在信号量上获得了一个新的许可。然后我们通过异常或正常方式退出方法print() ，然后方法Permit.finalize()释放许可。

优雅，不是吗？是的，是的，但是在Java中不起作用。

它不起作用，因为与C ++不同，Java在可见性关闭时不会破坏对象。当我们退出方法print()时， Permit类的对象不会被破坏。它最终将被销毁，但我们不知道确切的时间。在获得信号灯中的所有许可之后，我们很可能将其破坏，并且我们将被阻止。

Java中也有一个解决方案。它不像C ++那样优雅，但确实可以工作。这里是：

class Permit implements Closeable {private Semaphore sem;Permit(Semaphore s) {this.sem = s;}@Overridepublic void close() {this.sem.release();}public Permit acquire() {this.sem.acquire();return this;}
}
class Foo {private Semaphore sem = new Semaphore(5);void print(int x) throws Exception {try (Permit p = new Permit(this.sem).acquire()) {if (x > 1000) {throw new Exception("Too large!");}System.out.printf("x = %d", x);}}
}

注意try块和Permit类现在实现的Closeable接口。 try块退出时，对象p将被“关闭”。它可以在结尾处退出，也可以通过return或throw语句退出。无论哪种情况，都会调用Permit.close() ：这就是try-with-resources在Java中的工作方式。

我介绍的方法acquire()和感动sem.acquire()出的Permit构造，因为我相信这构造函数必须是免费的代码。

总而言之，RAII是完美的设计模式处理可能泄漏的资源时的方法。即使Java没有开箱即用，我们也可以通过try-with-resources和Closeable实现它。