解释 `Explicit Resource Management` (提案) (`Symbol.dispose`, `Disposable Stack`) 如何实现确定性的资源清理。

咳咳，各位听众，晚上好！我是你们今晚的讲师，人送外号“代码老中医”。今天咱们聊聊 JavaScript 里一项让人期待的新技术：显式资源管理 (Explicit Resource Management)。这玩意儿，说白了，就是为了解决 JavaScript 里资源清理不够及时的问题。

JavaScript 的“内存泄漏”梗

在 JavaScript 的世界里，我们经常听到“内存泄漏”这个词。虽然现代 JavaScript 引擎的垃圾回收机制已经很强大了，但有些资源，比如文件句柄、网络连接，或者是一些外部库占用的资源，光靠垃圾回收器是搞不定的。它们得靠程序员手动释放。

以前我们怎么做呢？

function doSomething() {
  let fileHandle = openFile('data.txt'); // 假设有这么个函数
  try {
    // 对文件进行操作
    // ...
  } finally {
    closeFile(fileHandle); // 确保文件句柄被关闭
  }
}

用 try...finally 块保证资源在最后一定会被释放。这方法挺好，但写多了就觉得有点啰嗦，而且容易忘记。特别是当资源嵌套比较深的时候，代码会变得很难看。

Symbol.dispose 和 Disposable Stack 闪亮登场

为了解决这个问题，TC39 (就是那个制定 JavaScript 标准的委员会) 提出了显式资源管理这个提案。它引入了两个关键概念：Symbol.dispose 和 Disposable Stack。

• Symbol.dispose：资源的“遗嘱”

  Symbol.dispose 是一个特殊的 symbol，我们可以把它加到对象上，让这个对象拥有“清理”的能力。当这个对象不再需要时，引擎会自动调用它的 [Symbol.dispose]() 方法，执行清理操作。你可以把 Symbol.dispose 理解成对象的“遗嘱”，告诉引擎该如何处理它的身后事。

• Disposable Stack：资源的“管家”

  Disposable Stack 是一个用来管理多个可清理资源的堆栈。你可以把需要清理的资源添加到这个堆栈里，当堆栈被销毁时，它会自动按照后进先出的顺序调用每个资源的 [Symbol.dispose]() 方法。你可以把 Disposable Stack 理解成一个“管家”，帮你管理所有的资源，并在适当的时候通知它们“下班”。

代码演示：Symbol.dispose 的用法

咱们先来看看 Symbol.dispose 的用法。假设我们有一个表示数据库连接的类：

class DatabaseConnection {
  constructor(connectionString) {
    this.connectionString = connectionString;
    this.connection = this.connect(connectionString); // 假设有这么个connect方法
    console.log('Database connection established.');
  }

  connect(connectionString) {
    // 模拟连接数据库
    console.log(`Connecting to ${connectionString}...`);
    return { connected: true }; // 模拟连接对象
  }

  query(sql) {
    if (!this.connection || !this.connection.connected) {
      throw new Error('Database connection is not open.');
    }
    console.log(`Executing SQL: ${sql}`);
    // 模拟执行SQL查询
    return [{ id: 1, name: 'Example' }];
  }

  [Symbol.dispose]() {
    console.log('Closing database connection...');
    // 模拟关闭数据库连接
    this.connection = null;
    console.log('Database connection closed.');
  }
}

// 使用示例
{
  const db = new DatabaseConnection('localhost:5432');
  db.query('SELECT * FROM users');
  // 当 db 超出作用域时，[Symbol.dispose]() 会被调用
}
// 输出：
// Connecting to localhost:5432...
// Database connection established.
// Executing SQL: SELECT * FROM users
// Closing database connection...
// Database connection closed.

在这个例子中，DatabaseConnection 类实现了 [Symbol.dispose]() 方法，在方法里关闭了数据库连接。当 db 对象超出作用域时，JavaScript 引擎会自动调用 [Symbol.dispose]() 方法，释放数据库连接。

代码演示：Disposable Stack 的用法

接下来，咱们看看 Disposable Stack 的用法。假设我们有一个需要打开和关闭文件的类：

class FileHandler {
  constructor(filename) {
    this.filename = filename;
    this.fileHandle = this.openFile(filename); // 假设有这么个openFile方法
    console.log(`File ${filename} opened.`);
  }

  openFile(filename) {
      // 模拟打开文件
      console.log(`Opening file: ${filename}`);
      return { fileDescriptor: 123 }; // 模拟文件句柄
  }

  readFile() {
    if (!this.fileHandle) {
      throw new Error('File is not open.');
    }
    console.log(`Reading from file: ${this.filename}`);
    // 模拟读取文件内容
    return 'File content';
  }

  [Symbol.dispose]() {
    console.log(`Closing file: ${this.filename}`);
    // 模拟关闭文件
    this.fileHandle = null;
    console.log(`File ${this.filename} closed.`);
  }
}

// 使用 Disposable Stack
{
  using stack = new DisposableStack();
  const file1 = stack.use(new FileHandler('file1.txt'));
  const file2 = stack.use(new FileHandler('file2.txt'));

  file1.readFile();
  file2.readFile();

  // 当 stack 超出作用域时，所有添加到 stack 中的资源都会被释放
}
// 输出：
// Opening file: file1.txt
// File file1.txt opened.
// Opening file: file2.txt
// File file2.txt opened.
// Reading from file: file1.txt
// Reading from file: file2.txt
// Closing file: file2.txt
// File file2.txt closed.
// Closing file: file1.txt
// File file1.txt closed.

在这个例子中，我们创建了一个 DisposableStack 对象 stack，然后使用 stack.use() 方法将 file1 和 file2 对象添加到堆栈中。当 stack 超出作用域时，DisposableStack 会自动按照后进先出的顺序调用 file2 和 file1 对象的 [Symbol.dispose]() 方法，释放文件资源。

using 声明：更简洁的写法

为了让代码更简洁，这个提案还引入了一个新的关键字：using。using 声明可以用来声明一个变量，并且自动将其添加到 DisposableStack 中。

// 使用 using 声明
{
  using file1 = new FileHandler('file1.txt');
  using file2 = new FileHandler('file2.txt');

  file1.readFile();
  file2.readFile();

  // 当代码块结束时，file2 和 file1 会自动被释放
}
// 输出和上面的例子一样

using 声明让资源管理的代码更加简洁易懂。它相当于：

{
    const _stack = new DisposableStack();
    try {
        const file1 = _stack.use(new FileHandler('file1.txt'));
        const file2 = _stack.use(new FileHandler('file2.txt'));

        file1.readFile();
        file2.readFile();
    } finally {
        _stack.dispose();
    }
}

using 的两种形式：声明和表达式

using 不仅仅能用来声明变量，还能用在表达式中：

function createFileProcessor(filename) {
  using file = new FileHandler(filename);
  return {
    process: () => file.readFile()
  };
}

const processor = createFileProcessor('data.txt');
const result = processor.process();
console.log(result); // 输出文件内容，然后文件会被自动关闭

在这个例子中，using file = new FileHandler(filename) 确保了 file 对象在 createFileProcessor 函数返回后会被自动释放。

async using：异步资源的清理

如果你的资源清理操作是异步的，可以使用 async using 声明。它会等待异步清理操作完成后再继续执行。

首先，我们需要让我们的资源类实现 Symbol.asyncDispose 方法：

class AsyncFileHandler {
  constructor(filename) {
    this.filename = filename;
    this.fileHandle = this.openFile(filename);
    console.log(`Async File ${filename} opened.`);
  }

  openFile(filename) {
      // 模拟异步打开文件
      console.log(`Async Opening file: ${filename}`);
      return { fileDescriptor: 123 }; // 模拟文件句柄
  }

  readFile() {
    if (!this.fileHandle) {
      throw new Error('File is not open.');
    }
    console.log(`Async Reading from file: ${this.filename}`);
    // 模拟读取文件内容
    return 'Async File content';
  }

  async [Symbol.asyncDispose]() {
    console.log(`Async Closing file: ${this.filename}`);
    // 模拟异步关闭文件
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100)); // 模拟耗时操作
    this.fileHandle = null;
    console.log(`Async File ${this.filename} closed.`);
  }
}

然后，我们可以使用 async using 声明：

async function processFile(filename) {
  async using file = new AsyncFileHandler(filename);
  console.log(file.readFile());
  // 文件会在函数结束时异步关闭
}

processFile('async_data.txt');

// 输出：
// Async Opening file: async_data.txt
// Async File async_data.txt opened.
// Async Reading from file: async_data.txt
// Async File content
// Async Closing file: async_data.txt
// Async File async_data.txt closed.

显式资源管理的优势

• 确定性的资源清理： 保证资源在不再需要时立即被释放，避免资源泄漏。
• 代码更简洁： 使用 using 声明可以减少 try...finally 块的使用，让代码更易读易维护。
• 异步资源支持： async using 可以处理异步资源的清理，让异步代码也能拥有可靠的资源管理。

显式资源管理的应用场景

• 文件操作： 确保文件句柄及时关闭，避免文件锁定。
• 数据库连接： 保证数据库连接及时释放，避免连接池耗尽。
• 网络连接： 确保网络连接及时关闭，避免资源浪费。
• 第三方库： 管理第三方库占用的资源，避免内存泄漏。

和WeakRef以及FinalizationRegistry的区别

显式资源管理，WeakRef 和 FinalizationRegistry 都是为了应对 JavaScript 中资源管理挑战而设计的，但它们在目的、机制和适用场景上存在显著差异。

特性	显式资源管理 (Symbol.dispose, DisposableStack, using)	WeakRef	FinalizationRegistry
主要目的	确定性地、及时地释放资源	访问可能已经被垃圾回收的对象，不阻止回收	在对象被垃圾回收后执行清理操作
触发机制	显式调用 [Symbol.dispose]() 或 DisposableStack 的销毁	对象被垃圾回收	对象被垃圾回收
控制权	程序员完全控制资源释放的时机	垃圾回收器决定何时回收对象	垃圾回收器决定何时回收对象，然后执行清理操作
确定性	确定性的，资源会在作用域结束时立即释放	不确定，无法预测对象何时被回收	不确定，清理操作会在对象被回收后异步执行
适用场景	需要精确控制资源生命周期，确保及时释放的场景	缓存、避免循环引用、观察对象是否存在，但优先级低于其他引用	执行一些清理操作，例如注销监听器、释放非托管资源，作为最后的手段
对性能的影响	性能影响可预测，因为资源释放是显式的	对性能的影响较小，因为不会阻止垃圾回收	可能引入延迟，因为清理操作是异步的
API	Symbol.dispose, DisposableStack, using	WeakRef, deref()	FinalizationRegistry, register(), unregister()
代码可读性/维护性	提高代码可读性，明确资源管理逻辑	可能降低代码可读性，需要小心使用	可能降低代码可读性，清理逻辑与对象生命周期分离

总结

显式资源管理是 JavaScript 发展的一个重要方向。它让 JavaScript 拥有了更强大的资源管理能力，可以编写更可靠、更高效的代码。虽然这个提案还在草案阶段，但相信在不久的将来，我们就能在 JavaScript 中使用上这些强大的功能。

总而言之，显式资源管理就像是给 JavaScript 配备了一把“除草机”，可以及时清理那些不再需要的资源，让我们的代码花园更加整洁美丽。

好了，今天的讲座就到这里。 谢谢大家!