字符串的驻留（String Interning）
關(guān)于字符串的駐留的機(jī)制，對(duì)于那些了解它的人肯定會(huì)認(rèn)為很簡(jiǎn)單，但是我相信會(huì)有很大一部分人對(duì)它存在迷惑。在開始關(guān)于字符串的駐留之前，先給出一個(gè)有趣的Sample：
Code Snip：
static?void?Main(string[]?args)????????{
????????????string?str1?=?"ABCD1234";
????????????string?str2?=?"ABCD1234";
????????????string?str3?=?"ABCD";
????????????string?str4?=?"1234";
????????????string?str5?=?"ABCD"?+?"1234";
????????????string?str6?=?"ABCD"?+?str4;
????????????string?str7?=?str3?+?str4;
????????????Console.WriteLine("string?str1?=?\"ABCD1234\";");
????????????Console.WriteLine("string?str2?=?\"ABCD1234\";");
????????????Console.WriteLine("string?str3?=?\"ABCD\";");
????????????Console.WriteLine("string?str4?=?\"1234\";");
????????????Console.WriteLine("string?str5?=?\"ABCD\"?+?\"1234\";");
????????????Console.WriteLine("string?str6?=?\"ABCD\"?+?str4;");
????????????Console.WriteLine("string?str7?=?str3?+?str4;");
????????????Console.WriteLine("\nobject.ReferenceEquals(str1,?str2)?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?str2));
????????????Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(str1,??\"ABCD1234\")?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?"ABCD1234"));
????????????Console.WriteLine("\nobject.ReferenceEquals(str1,?str5)?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?str5));
????????????Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(str1,?str6)?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?str6));
????????????Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(str1,?str7)?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?str7));
????????????Console.WriteLine("\nobject.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str6))?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str6)));
????????????Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str7))?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str7)));
????????}
下邊是輸出的結(jié)果：
接下來(lái)我們來(lái)逐句地分析這段代碼：
首先我們創(chuàng)建了兩個(gè)完全相同的字符串 （ABCD1234），并將他們分別賦予了兩個(gè)字符創(chuàng)變量——str1和str2。然后把它們傳給了object.ReferenceEquals。我們 知道object.ReferenceEquals是用于確定兩個(gè)變量是否具有相同的引用——換句話說(shuō)，當(dāng)兩個(gè)變量引用的是同一塊托管推的內(nèi)存快的時(shí)候， 返回True，否則返回False。
string?str1?=?"ABCD1234";string?str2?=?"ABCD1234";
object.ReferenceEquals(str1,?str2)=?True；
object.ReferenceEquals(str1,?"ABCD1234"))?=?True;
令我們感到奇怪的是，當(dāng)我們分別創(chuàng)建的引用類型 兩個(gè)變量——string是引用類型。照理說(shuō)CLR會(huì)在托管堆（Managed Heap）中為它們分配兩段內(nèi)存快，他們不可能具有相同的引用才對(duì)，但是為什么object.ReferenceEquals 方法會(huì)返回True呢。而對(duì)于第二個(gè)比較——一個(gè)字符串變量和一個(gè)和他具有相同內(nèi)容的字符串（"ABCD1234";）直接進(jìn)行比較，按照我們對(duì)CLR內(nèi) 存的分配的一般理解，應(yīng)該是CLR首先會(huì)在托管堆中為這段字符串（"ABCD1234"）分配內(nèi)存快，然后把相對(duì)應(yīng)的引用傳遞給 object.ReferenceEquals方法（由于分配在托管堆的這段字符串并沒有被任何變量引用，所以當(dāng)垃圾回收的時(shí)候會(huì)被回收掉），所以無(wú)論如 何也不應(yīng)該返回True。?
我們先把問(wèn)題留到最后，接著分析我們的Sample。上面?zhèn)儗?duì)字符串變量之間以及變量與字符串之間進(jìn)行了比較，如果我們對(duì)一個(gè)字符串變量和一個(gè)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的字符串（通過(guò)+Operator把兩個(gè)字符串連接起來(lái)）進(jìn)行比較，結(jié)果又會(huì)如何呢？我們來(lái)看看下面的偽代碼演示：?
string?str3?=?"ABCD";string?str4?=?"1234";
string?str5?=?"ABCD"?+?"1234";?
string?str6?=?"ABCD"?+?str4;
string?str7?=?str3?+?str4;
object.ReferenceEquals(str1,?str5)?=?True
object.ReferenceEquals(str1,?str6)?=?False
object.ReferenceEquals(str1,?str7))?=?False
在上面的例子中，我們用三種不同的方式創(chuàng)建了3 個(gè)字符串變量（str5，str6，str7）——string+string；string+variable；variable+variable。 然后分別和我們已經(jīng)創(chuàng)建的、和它們具有相同字符串“值”的變量（str1）作比較。同樣令我們感到奇怪的是第一個(gè)返回True，而后兩個(gè)則為False。 帶著這些疑惑我們來(lái)看看對(duì)于string這一特殊的類型說(shuō)采用的特殊的使用機(jī)制。?
1． System.String雖然是一個(gè)引用類型，但是它具有其自身的特殊性。我們最容易想到的是它創(chuàng)建的特殊性——一般的對(duì)象在創(chuàng)建的時(shí)候需要通過(guò)new關(guān)鍵字調(diào)用對(duì)應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；而創(chuàng)建一段string不需要這么做——我們只需要把對(duì)應(yīng)的字符串賦給對(duì)應(yīng)的字符串變量就可以了。之所以存在著這種差異，是因?yàn)樗麄冊(cè)趧?chuàng)建過(guò)程中使用的IL指令是不同的——一般的引用對(duì)象的創(chuàng)建是通過(guò)newobj這樣一個(gè)IL指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而創(chuàng)建一個(gè)字符串變量的IL指令則是ldstr （load string）。（象C#，VB.NET這樣的語(yǔ)言畢竟是高級(jí)語(yǔ)言，進(jìn)行了高度的抽象，站在這樣的角度分析問(wèn)題往往不能夠看到其實(shí)質(zhì)，所以有時(shí)候我們把應(yīng)該從交底層上面找突破口——比如分析IL，Metadata…）;
2． 由于String是我們做到頻率最高的一種類型，CLR考慮性能的提升和內(nèi)存節(jié)約上，對(duì)于相同的字符串，一般不會(huì)為他們分別分配內(nèi)存塊，相反地，他們會(huì)共 享一塊內(nèi)存。CLR實(shí)際上采用這個(gè)的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的：CLR內(nèi)部維護(hù)著一塊特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——我們可以把它看成是一個(gè)Hash table，這個(gè)Hash table維護(hù)者大部分創(chuàng)建的string（我這里沒有說(shuō)全部，因?yàn)橛刑乩?#xff09;。這個(gè)Hash table的Key對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的string本身，而Value則是分配給這個(gè)string的內(nèi)存塊的引用。當(dāng)CLR初始化的時(shí)候創(chuàng)建這個(gè)Hash table。一般地，在程序運(yùn)行過(guò)程中，如果需要的創(chuàng)建一個(gè)string，CLR會(huì)根據(jù)這個(gè)string的Hash Code試著在Hash table中找這個(gè)相同的string，如果找到，則直接把找到的string的地址賦給相應(yīng)的變量，如果沒有則在托管堆中創(chuàng)建一個(gè)string，CLR 會(huì)先在managed heap中創(chuàng)建該strng，并在Hash table中創(chuàng)建一個(gè)Key-Value Pair——Key為這個(gè)string本身，Value為這個(gè)新創(chuàng)建的string的內(nèi)存地址，這個(gè)地址最終被賦給響應(yīng)的變量。這樣我們就能解釋上面的疑問(wèn)了。?
string?str1?=?"ABCD1234";string?str2?=?"ABCD1234";
object.ReferenceEquals(str1,?str2)=?True；
object.ReferenceEquals(str1,?"ABCD1234"))?=?True;
當(dāng)創(chuàng)建str1的時(shí)候，CLR先在我們上面提到的Hash table中找“ABCD1234”這樣的一個(gè)string，沒有找到，則在托管堆中為這個(gè)string分配一塊內(nèi)存，然后在Hash table為該string添加一個(gè)Key-Value Pair。接著創(chuàng)建str2，CLR仍然會(huì)在Hash table找ABCD1234這樣的一個(gè)string，這回它會(huì)找到我們新創(chuàng)建的這個(gè)Entry，所以這個(gè)Key-Value Pair中Value（string的地址）會(huì)賦給str2。因?yàn)閟tr1和str2 具有相同的引用，所以調(diào)用object.ReferenceEquals返回True。同理當(dāng)我們對(duì)str1和"ABCD1234"進(jìn)行比較的時(shí) 候，str1直接傳入該方法，放傳入"ABCD1234"這個(gè)字符串的時(shí)候，CLR同樣會(huì)在Hash table找ABCD1234這樣的一個(gè)string，相同的Entry被找到，這個(gè)Entry（Key-Value Pair）的Value（string的地址）被傳到object.ReferenceEquals，所以他們?nèi)匀幌嗤囊?#xff0c;結(jié)果返回True。?
3． 并非所有的情況下字符串的駐留都會(huì)起作用。對(duì)于一個(gè)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的字符串（比如string+variable；variable+variable），駐留機(jī)制便不會(huì)起作用。因?yàn)閷?duì)于這樣的字符串，是不會(huì)被添加到內(nèi)部的Hash table中的。但是對(duì)于string+string則不同，因?yàn)楫?dāng)這樣的語(yǔ)句被編譯成IL的時(shí)候，編譯器是先把結(jié)構(gòu)計(jì)算出來(lái)，然后再調(diào)用ldstr指令 ——而對(duì)于string+variable；variable+variable這種情況，所對(duì)應(yīng)的IL指令是Concat。所以對(duì)于 string+string字符串的駐留仍然有效。
比如對(duì)于以下一段代碼：
??static?void?Main(string[]?args)????????{
????????????string?str1?=?"ABC";
????????????string?str2?=?str1?+?"123";
????????????string?str3?=?"ABC"?+?"123";
}
對(duì)應(yīng)的IL Code是：
.method?private?hidebysig?static?void??Main(string[]?args)?cil?managed{
??.entrypoint
??//?Code?size???????26?(0x1a)
??.maxstack??2
??.locals?init?([0]?string?str1,
???????????[1]?string?str2,
???????????[2]?string?str3)
??IL_0000:??nop
??IL_0001:??ldstr??????"ABC"
??IL_0006:??stloc.0
??IL_0007:??ldloc.0
??IL_0008:??ldstr??????"123"
??IL_000d:??call???????string?[mscorlib]System.String::Concat(string,
??????????????????????????????????????????????????????????????string)
??IL_0012:??stloc.1
??IL_0013:??ldstr??????"ABC123"
??IL_0018:??stloc.2
??IL_0019:??ret
}?//?end?of?method?Program::Main
所以現(xiàn)在我們就可以解釋第二個(gè)疑問(wèn)了。
雖然對(duì)于對(duì)一個(gè)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的字符串（比如 string+variable；variable+variable），駐留機(jī)制便不會(huì)起作用。但是我們可以手工的啟用駐留機(jī)制——那就是調(diào)用定義的 System.String中的靜態(tài)方法Intern。這個(gè)方法接受一個(gè)字符串作為他的輸入?yún)?shù)，返回經(jīng)過(guò)駐留處理的string。他的實(shí)現(xiàn)機(jī)制是：如果能在內(nèi)部的Hash Table中找到傳入的string，則返回對(duì)應(yīng)的string引用，否則就在Hash Table添加該string對(duì)應(yīng)的Entity，并返回string的引用。所以下面的代碼就不難解釋了。
????????????Console.WriteLine("\nobject.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str6))?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str6)));????????????Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str7))?=?{0}",?object.ReferenceEquals(str1,?string.Intern(str7)));
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[原創(chuàng)]如何改Managed Code的Performance和Scalability系列之二：深入理解string和如何高效地使用string
?
原文URL:http://www.cnblogs.com/artech/archive/2007/03/04/663728.aspx轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/jeriffe/articles/1962247.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的字符串的驻留（String Interning）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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