使用 try-with-resources：自動關閉資源

1. 前言

在 Java（以及其他地方）處理檔案，都是在操作外部資源。當你開啟一個檔案，作業系統會為你的程式分配「檔案描述元」——一個特殊的識別符號，使你能夠讀寫檔案。這類描述元的數量有限：如果不關閉檔案，程式可能很快就會「吃光」所有可用資源，並開始拋出像 "Too many open files" 這樣令人困惑的錯誤。

此外，如果檔案未關閉，它可能會對其他程式保持鎖定。比如你以寫入模式開啟了檔案卻忘了關閉，結果不論你或其他人都無法修改或刪除它。這就像檔案系統世界中的「永無止盡的人質挾持」。

實際範例

FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt");
int b = fis.read();
// ... 做點事，然後忘了呼叫 fis.close()

如果不呼叫 close() 方法，檔案會一直「掛著」直到程式結束。在大型應用中，這可能導致資源洩漏，甚至讓應用程式崩潰。

2. 傳統作法: finally + close()

在 Java 7 之前，保證檔案一定會被關閉的典型寫法如下：

FileInputStream fis = null;
try {
    fis = new FileInputStream("data.txt");
    // 讀取檔案
    int b = fis.read();
    // ...
} catch (IOException e) {
    System.out.println("讀取檔案時發生錯誤：" + e.getMessage());
} finally {
    if (fis != null) {
        try {
            fis.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("關閉檔案時發生錯誤：" + e.getMessage());
        }
    }
}

此作法的缺點

• 很容易忘記加入 finally 區塊而導致資源洩漏。
• 樣板程式碼很多，尤其當有多個串流時更顯冗長。
• 關閉時若拋出例外，還得另外捕捉處理。
• 程式碼臃腫、可讀性下降。

3. 現代作法: try-with-resources

所幸，從 Java 7 起出現了優雅且自動化的語法，能解決上述問題——try-with-resources。

範例如下

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt")) {
    int b = fis.read();
    // 處理檔案
} catch (IOException e) {
    System.out.println("處理檔案時發生錯誤：" + e.getMessage());
}
// 走到這裡時 fis 已自動關閉！

關鍵點：所有在 try 後括號中宣告的資源，區塊結束後都會自動關閉——即使中途拋出例外也一樣。不必寫 finally、也不需另外捕捉關閉時的錯誤——Java 會替你處理。

哪些類別可以用在 try-with-resources？

任何實作了介面 AutoCloseable（或較舊的 Closeable）的類別。這幾乎涵蓋所有標準 I/O 串流：FileInputStream、FileOutputStream、BufferedReader、BufferedWriter、Scanner、PrintWriter 等等。

4. try-with-resources 語法：細節與範例

單一資源

try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"))) {
    String line = reader.readLine();
    System.out.println(line);
} catch (IOException e) {
    System.out.println("錯誤：" + e.getMessage());
}
// reader 會自動關閉！

多個資源

可以用分號一次宣告多個資源：

try (
    BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));
    BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))
) {
    String line;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        writer.write(line);
        writer.newLine();
    }
} catch (IOException e) {
    System.out.println("複製時發生錯誤：" + e.getMessage());
}
// 兩個串流都已關閉！

關閉順序：資源會以宣告的相反順序關閉。會先呼叫 writer.close()，再呼叫 reader.close()。若其中一個串流依賴另一個，這點很重要。

搭配自訂類別使用

如果你編寫會使用資源的自訂類別，只要實作 AutoCloseable 介面即可：

class MyResource implements AutoCloseable {
    public void doSomething() {
        System.out.println("正在使用資源！");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("資源已關閉！");
    }
}

try (MyResource res = new MyResource()) {
    res.doSomething();
}
// 離開區塊後會輸出: "資源已關閉！"

5. 運作原理：流程圖

flowchart TD
    A[在 try-with-resources 中開啟資源] --> B{try 區塊中拋出例外？}
    B -- 否 --> C[資源會自動關閉]
    B -- 是 --> D[資源會自動關閉]
    D --> E[例外會往外拋出]
    C --> F[程式繼續執行]

結論：不論是否出錯，資源都一定會被關閉！

6. 範例：把程式改寫成「新寫法」

改寫前（舊風格）:

BufferedReader reader = null;
try {
    reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));
    String line = reader.readLine();
    System.out.println(line);
} catch (IOException e) {
    System.out.println("錯誤：" + e.getMessage());
} finally {
    if (reader != null) {
        try {
            reader.close();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("關閉時發生錯誤：" + e.getMessage());
        }
    }
}

改寫後（try-with-resources）:

try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"))) {
    String line = reader.readLine();
    System.out.println(line);
} catch (IOException e) {
    System.out.println("錯誤：" + e.getMessage());
}
// 就這樣，不需要 finally！

7. 關閉時發生錯誤會怎樣？

有時關閉資源本身也可能拋出例外（例如檔案突然消失）。在 try-with-resources 中，這些例外不會遺失：如果在 try 區塊已拋出一個例外，而在關閉資源時又出現第二個，它會被加入為主要例外的「被抑制」（suppressed）例外。可透過 Throwable.getSuppressed() 來查看。

範例

try (MyResource res = new MyResource()) {
    throw new IOException("try 區塊中的錯誤");
} catch (IOException e) {
    System.out.println("主要錯誤：" + e.getMessage());
    for (Throwable suppressed : e.getSuppressed()) {
        System.out.println("被抑制的例外：" + suppressed.getMessage());
    }
}

8. 哪些類別支援 try-with-resources?

很簡單：任何實作了 AutoCloseable 介面的類別。以下是部分標準類別：

FileInputStream

FileOutputStream

FileReader/FileWriter

BufferedReader/Writer

PrintWriter

Scanner

ObjectInputStream/Output

ZipInputStream/Output

Socket, ServerSocket

若你使用第三方函式庫——請查閱文件：只要有 close() 方法，類別很可能支援 try-with-resources。

9. 建議與實用細節

可在 try 之外宣告變數（自 Java 9 起）：可以使用已宣告的資源，只要它們是 final 或「effectively final」：

BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));
try (reader) {
    // ...
}

不只適用於檔案：try-with-resources 也適用於任何資源：網路連線、資料庫、任何帶有 close() 方法的物件。

不要忽略例外：即便使用 try-with-resources，也別忘了捕捉並處理例外——它不是萬靈丹，而是一種避免洩漏的便利方式。

不要在 try 內手動關閉資源：沒這個必要——交給 Java 就好！如果在區塊內手動呼叫 close()，而之後 try 區塊結束時又會再關閉一次，通常雖然安全，但可能讓人困惑。

10. 使用 try-with-resources 的常見錯誤

錯誤 1：完全沒使用 try-with-resources。如果你還在寫 finally { resource.close(); } —— 不是還停留在 2011 年，就是還沒讀過這堂課！請改用現代語法。

錯誤 2：在 try 外宣告資源，內部只是使用。這樣的程式不會自動關閉資源：

BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));
try {
    // ... 使用 reader
} finally {
    // 但這裡忘了關閉！
}

錯誤 3：在 try 區塊內手動呼叫 close()。這雖不致命，但多此一舉，還可能導致重複關閉。請放心交給 Java。

錯誤 4：只捕捉 Exception，忽略 I/O 特性。最好捕捉具體的例外（FileNotFoundException、IOException），才能給使用者更明確的訊息。

錯誤 5：沒有處理被抑制的例外。如果在關閉資源時發生錯誤，它可能會被「抑制」。分析錯誤時，別忘了 getSuppressed()。

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問卷/小測驗

讀取與寫入檔案，等級 36，課堂 4

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讀取與寫入檔案

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