JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript` 的 `Explicit Resource Management` 提案：`using` 关键字在资源清理中的应用。

嘿，各位技术控们，晚上好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊JavaScript里一个新玩意儿，保证让你们眼前一亮，那就是“Explicit Resource Management”提案，特别是其中的using关键字。这可是拯救我们于内存泄漏和资源未释放的利器啊！

开场白：资源管理，程序员的痛！

在任何编程语言中，资源管理都是个让人头疼的问题。打开文件、建立网络连接、分配内存…这些都是资源。用完之后呢？得释放！否则，就等着内存泄漏，程序崩溃吧！

JavaScript虽然有垃圾回收机制（GC），但GC并不能保证立即回收所有不再使用的资源。有些资源，比如文件句柄、网络连接，必须显式地关闭才能释放。以前，我们只能依靠try...finally来保证资源释放，代码冗长不说，还容易出错。

现在好了，有了Explicit Resource Management提案，特别是using关键字，我们可以更优雅、更安全地管理资源了。

第一部分：try...finally的局限性

先来回顾一下try...finally的经典用法。假设我们要读取一个文件，确保文件句柄在读取完毕后关闭：

function readFile(filename) {
  let fileHandle;
  try {
    fileHandle = fs.openSync(filename, 'r'); // 假设fs模块存在
    // 读取文件内容
    const data = fs.readFileSync(fileHandle, 'utf8');
    console.log(data);
    return data;
  } catch (error) {
    console.error('读取文件出错：', error);
    throw error; // 重新抛出异常，让调用者处理
  } finally {
    if (fileHandle) {
      fs.closeSync(fileHandle);
      console.log('文件句柄已关闭');
    }
  }
}

// 假设fs模块像这样简单实现
const fs = {
    openSync: (filename, mode) => {
        console.log(`Opening file: ${filename} in mode ${mode}`);
        return { filename, mode, closed: false }; // 模拟一个文件句柄
    },
    readFileSync: (fileHandle, encoding) => {
        if (fileHandle.closed) {
            throw new Error(`File ${fileHandle.filename} is closed!`);
        }
        console.log(`Reading file: ${fileHandle.filename}`);
        return `Content of ${fileHandle.filename}`; // 模拟文件内容
    },
    closeSync: (fileHandle) => {
        if (!fileHandle.closed) {
            fileHandle.closed = true;
            console.log(`Closing file: ${fileHandle.filename}`);
        } else {
            console.log(`File ${fileHandle.filename} already closed.`);
        }
    }
};

readFile('myFile.txt');

这段代码看起来没啥问题，但如果我们需要管理多个资源呢？try...finally会变得异常嵌套，难以维护。

function processFiles(filename1, filename2) {
  let fileHandle1, fileHandle2;
  try {
    fileHandle1 = fs.openSync(filename1, 'r');
    try {
      fileHandle2 = fs.openSync(filename2, 'r');

      // 处理文件内容
      const data1 = fs.readFileSync(fileHandle1, 'utf8');
      const data2 = fs.readFileSync(fileHandle2, 'utf8');
      console.log(data1, data2);

      return [data1, data2];

    } catch (error) {
      console.error('处理文件2出错：', error);
      throw error;
    } finally {
      if (fileHandle2) {
        fs.closeSync(fileHandle2);
        console.log('文件句柄2已关闭');
      }
    }
  } catch (error) {
    console.error('处理文件1出错：', error);
    throw error;
  } finally {
    if (fileHandle1) {
      fs.closeSync(fileHandle1);
      console.log('文件句柄1已关闭');
    }
  }
}

processFiles('file1.txt', 'file2.txt');

看到没？代码已经开始“螺旋上升”了！如果再多几个资源，这代码就没法看了。而且，如果fs.closeSync本身也抛出异常，finally块中的异常处理也会变得复杂。

更重要的是，try...finally并没有明确地表达“资源管理”的意图。它只是一个通用的异常处理机制，容易被滥用，也容易让人忽略。

第二部分：using关键字：资源管理的福音

using关键字的出现，就是为了解决这些问题。它提供了一种更简洁、更明确的方式来管理资源。

using关键字的基本语法

using关键字用于声明一个或多个资源变量。当代码块执行完毕（无论是否发生异常），这些资源变量都会自动调用其Symbol.dispose方法进行清理。

{
  using resource1 = acquireResource1();
  using resource2 = acquireResource2();

  // 使用resource1和resource2
  console.log("资源在使用中...");
}
// resource1和resource2的Symbol.dispose方法会被自动调用
console.log("资源已释放");

Symbol.dispose方法

要使用using关键字，资源对象必须实现Symbol.dispose方法。这个方法负责释放资源。

class MyResource {
  constructor(name) {
    this.name = name;
    console.log(`${this.name} 资源已分配`);
  }

  [Symbol.dispose]() {
    console.log(`${this.name} 资源已释放`);
    // 在这里释放资源，比如关闭文件、释放内存等
  }
}

function acquireResource(name) {
  return new MyResource(name);
}

{
  using resource = acquireResource("数据库连接");
  // 使用resource
  console.log("数据库连接在使用中...");
}
// 数据库连接的Symbol.dispose方法会被自动调用
console.log("数据库连接已释放");

使用using关键字简化代码

现在，让我们用using关键字重写之前的readFile函数：

class FileHandle {
    constructor(filename, mode) {
        this.filename = filename;
        this.mode = mode;
        this.closed = false;
        console.log(`Opening file: ${this.filename} in mode ${this.mode}`);
    }

    readSync(encoding) {
        if (this.closed) {
            throw new Error(`File ${this.filename} is closed!`);
        }
        console.log(`Reading file: ${this.filename}`);
        return `Content of ${this.filename}`; // 模拟文件内容
    }

    [Symbol.dispose]() {
        if (!this.closed) {
            this.closed = true;
            console.log(`Closing file: ${this.filename}`);
        } else {
            console.log(`File ${this.filename} already closed.`);
        }
    }
}

const fsUsing = {
    openSyncUsing: (filename, mode) => {
        return new FileHandle(filename, mode);
    }
};

function readFileUsing(filename) {
  try {
    using fileHandle = fsUsing.openSyncUsing(filename, 'r');
    // 读取文件内容
    const data = fileHandle.readSync('utf8');
    console.log(data);
    return data;
  } catch (error) {
    console.error('读取文件出错：', error);
    throw error; // 重新抛出异常，让调用者处理
  }
}

readFileUsing('myFile.txt');

代码是不是简洁多了？而且，即使readSync抛出异常，fileHandle也会被自动释放。

管理多个资源

using关键字可以同时管理多个资源：

class Connection {
    constructor(name) {
        this.name = name;
        console.log(`${this.name} 连接已建立`);
    }

    query(sql) {
        if (this.closed) {
            throw new Error(`${this.name} Connection is closed!`);
        }
        console.log(`Executing SQL: ${sql} on ${this.name}`);
        return `Result of SQL: ${sql}`; // 模拟查询结果
    }

    [Symbol.dispose]() {
        if (!this.closed) {
            this.closed = true;
            console.log(`${this.name} 连接已关闭`);
        } else {
            console.log(`${this.name} Connection already closed.`);
        }
    }

    closed = false;
}

function acquireConnection(name) {
    return new Connection(name);
}

function processData() {
  try {
    using connection1 = acquireConnection("数据库1");
    using connection2 = acquireConnection("数据库2");

    // 使用connection1和connection2
    const result1 = connection1.query("SELECT * FROM table1");
    const result2 = connection2.query("SELECT * FROM table2");
    console.log(result1, result2);

    return [result1, result2];

  } catch (error) {
    console.error('处理数据出错：', error);
    throw error;
  }
}

processData();

这样，即使在处理connection1或connection2时发生异常，它们都会被自动关闭，避免资源泄漏。

await using：异步资源管理

除了using，还有一个await using关键字，用于管理异步资源。异步资源是指那些需要等待一段时间才能完成释放的资源，比如异步文件句柄、异步网络连接等。

Symbol.asyncDispose方法

要使用await using关键字，资源对象必须实现Symbol.asyncDispose方法。这个方法必须返回一个Promise，Promise resolve时表示资源已释放。

class AsyncFileHandle {
  constructor(filename, mode) {
    this.filename = filename;
    this.mode = mode;
    this.closed = false;
    console.log(`Opening async file: ${this.filename} in mode ${this.mode}`);
  }

  async readAsync(encoding) {
    if (this.closed) {
      throw new Error(`Async file ${this.filename} is closed!`);
    }
    console.log(`Reading async file: ${this.filename}`);
    // 模拟异步读取
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
    return `Async content of ${this.filename}`;
  }

  async [Symbol.asyncDispose]() {
    if (!this.closed) {
      this.closed = true;
      console.log(`Closing async file: ${this.filename}`);
      // 模拟异步关闭
      await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
    } else {
      console.log(`Async file ${this.filename} already closed.`);
    }
  }
}

const fsAsync = {
  openAsync: async (filename, mode) => {
    // 模拟异步打开
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
    return new AsyncFileHandle(filename, mode);
  }
};

async function readAsyncFile(filename) {
  try {
    await using fileHandle = await fsAsync.openAsync(filename, 'r');
    // 读取文件内容
    const data = await fileHandle.readAsync('utf8');
    console.log(data);
    return data;
  } catch (error) {
    console.error('读取异步文件出错：', error);
    throw error; // 重新抛出异常，让调用者处理
  }
}

readAsyncFile('myAsyncFile.txt');

using和await using的对比

特性	using	await using
资源类型	同步资源	异步资源
清理方法	Symbol.dispose	Symbol.asyncDispose
返回值	无	Promise
适用场景	立即释放的资源，如同步文件句柄、数据库连接等	需要等待一段时间才能释放的资源，如异步文件句柄等
是否需要await	否	需要

第三部分：Explicit Resource Management提案的优势

• 更清晰的意图： using和await using明确地表达了资源管理的意图，让代码更易读、更易维护。

• 更简洁的代码： 避免了try...finally的嵌套，简化了代码结构。

• 更安全的资源管理： 确保资源在任何情况下都能被释放，避免内存泄漏和资源未释放的问题。

• 更好的异常处理： 即使资源释放过程中抛出异常，也能被正确处理。

• 支持同步和异步资源： using和await using分别支持同步和异步资源，满足不同的需求。

第四部分：注意事项和最佳实践

• 确保资源对象实现了Symbol.dispose或Symbol.asyncDispose方法。 这是使用using和await using的前提。

• 在Symbol.dispose或Symbol.asyncDispose方法中，务必释放所有相关的资源。 比如关闭文件句柄、释放内存、关闭网络连接等。

• 避免在Symbol.dispose或Symbol.asyncDispose方法中抛出异常。 如果必须抛出异常，请确保能够正确处理。

• 尽可能使用using和await using来管理资源，避免手动释放资源。 这样可以减少出错的可能性，提高代码的可靠性。

• 注意using和await using的作用域。 资源只在using或await using所在的代码块中有效。

• 并非所有资源都需要显式管理。 对于那些由垃圾回收器自动管理的资源，比如普通的对象和数组，不需要使用using和await using。

第五部分：Explicit Resource Management的未来

Explicit Resource Management提案目前还处于Stage 4阶段，已经进入了ECMAScript标准。这意味着它很快就会被所有主流的JavaScript引擎支持。

随着Explicit Resource Management的普及，我们可以期待更多的JavaScript库和框架会采用它来管理资源，从而提高代码的可靠性和性能。

总结

Explicit Resource Management提案，特别是using和await using关键字，是JavaScript资源管理领域的一次重大进步。它提供了一种更简洁、更明确、更安全的方式来管理资源，避免内存泄漏和资源未释放的问题。作为一名优秀的JavaScript开发者，我们应该尽快掌握它，并在实际项目中应用它。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家有所收获！记住，写代码就像盖房子，地基一定要打牢，资源管理就是我们代码的“地基”。 Bye bye!