在這之前我寫過一些文章來(lái)介紹關(guān)于字符串內(nèi)存分配和駐留的文章，涉及到的觀點(diǎn)主要有：字符串的駐留機(jī)制避免了對(duì)具有相同字符序列的字符串對(duì)象的重復(fù)創(chuàng)建；被駐留的字符串是不受GC管轄的，即被駐留的字符串對(duì)象不能被GC回收；被駐留的字符串是被同一進(jìn)程中所有應(yīng)用程序域共享的。至于具體的原因，相信在《關(guān)于CLR內(nèi)存管理一些深層次的討論》中，你可以找到答案。由于這些天來(lái)在做一些關(guān)于內(nèi)存泄露審查的工作，所以想通過具體的Memory Profiling工具來(lái)為你證實(shí)上面的結(jié)論。我采用的Memory Profiling工具是Red Gate的ANTS Memory Profiler，陷于篇幅問題我不對(duì)該工具進(jìn)行詳細(xì)的介紹，有興趣的朋友可以登錄它的官網(wǎng)。

一、具有相同字符序列的String對(duì)象不會(huì)重復(fù)創(chuàng)建

首先來(lái)證明第一個(gè)結(jié)論：具有相同字符序列的String對(duì)象不會(huì)重復(fù)創(chuàng)建。我先創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的Console應(yīng)用，編寫了如下的程序：在靜態(tài)方法BuildString中進(jìn)行了四次String對(duì)象的創(chuàng)建，str1和str2，str3和str4具有相同的值。該方法在Main方法中被執(zhí)行，在執(zhí)行前后通過調(diào)用Console.ReadLine方法讓程序Block住。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Press any key to begin building string...");
        Console.ReadLine();
        BuildString();
        Console.WriteLine("Press any key to exit...");
        Console.ReadLine();
    }
 
    static void BuildString()
    {
        var str1 = "ABCDEFG";
        var str2 = "ABCDEFG";
        var str3 = "1234678";
        var str4 = "1234678";
    }
}

現(xiàn)在我們通過ANTS Memory Profiler啟動(dòng)代碼這個(gè)Console程序的exe文件，在靜態(tài)方法前后（也就是相應(yīng)的文字被輸出到控制臺(tái)的時(shí)候）拍攝兩個(gè)內(nèi)存快照。通過比較這兩個(gè)快照下對(duì)象的變化，我們發(fā)現(xiàn)多了3個(gè)String類型的實(shí)例。

圖1

我們進(jìn)一步追蹤著多出的3個(gè)字符串的值到底是多少，于是我們查看實(shí)例列表。從下面的截圖中我們可以清晰地看到：除了一個(gè)值為”byteIndex”的字符串之外，另兩個(gè)的值分別為”ABCDEFG”和“12345678”，它們就是我們?cè)陟o態(tài)方法BuildString創(chuàng)建的。在BuildString方法中，我們創(chuàng)建了4個(gè)String對(duì)象，而在這里我們我們只看到了兩個(gè)。這無(wú)疑證實(shí)了字符串駐留機(jī)制的存在。

圖2

二、字符串駐留機(jī)制同樣于string literal + string literal的運(yùn)算

“+”是我們最為常見的字符串操作符，當(dāng)我們通過該操作符對(duì)兩個(gè)字符串進(jìn)行連接操作的時(shí)候，字符串的駐留機(jī)制依然有效。為此，我將BuildString方式定義成如下的方式，采用相同的Profiling流程，你依然可以看到與圖2完全一樣的結(jié)果。

static void BuildString()
{
    var str1 = "ABCDEFG";
    var str2 = "ABCD" +"EFG";
    var str3 = "1234678";
    var str4 = "1234"+"678";
}

三、字符串駐留機(jī)智不適合Variable + string literal形式

雖然字符串的駐留適用于兩個(gè)通過引號(hào)括起來(lái)的字符串值直接進(jìn)行相加，但是如果將任何一個(gè)或者兩個(gè)換成字符串變量，最終運(yùn)算的結(jié)果是不能被駐留的。我們同樣可以通過類似于上面的步驟來(lái)證實(shí)這一點(diǎn)，為此我們BuildString方法進(jìn)行了如下的修改。采用上面的Profiling流程，你看到的依然是圖2完全一樣的結(jié)果，也就是說無(wú)論是變量和一個(gè)字符串常量相加，還是兩個(gè)字符串常量相加，運(yùn)算的結(jié)果“ABCDEFG1234678”并沒有被駐留下來(lái)（實(shí)際上此時(shí)它已經(jīng)是一個(gè)垃圾對(duì)象，GC可以對(duì)其進(jìn)行回收）。

static void BuildString()
{
    var str1 = "ABCDEFG";
    var str2 = "1234678";
    var str3 = "ABCDEFG" + str2;
    var str4 = str1 + "1234678";
    var str5 = str1 + str2;
}

四、調(diào)用string.Intern可以對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)制駐留

雖然涉及到變量的字符串連接運(yùn)算結(jié)果不會(huì)被駐留，但是我們可以通過調(diào)用string.Intern方法對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制駐留，該方法會(huì)迫使傳入傳入?yún)?shù)表示的字符串被保存到駐留池中。為此，我們對(duì)BuildString方法進(jìn)行如下的修改：將"ABCDEFG" + str2運(yùn)算的結(jié)構(gòu)傳入string.Intern靜態(tài)方法中。

static void BuildString()
{
    var str1 = "ABCDEFG";
    var str2 = "1234678";
    var str3 = string.Intern("ABCDEFG" + str2);
}

通過采用上面的Profiling流程，在新創(chuàng)建對(duì)象（New Object）String實(shí)例列表中，多出了一個(gè)“ABCDEFG1234678”。

圖3

五、駐留的字符串不能被GC回收

雖然String是一個(gè)引用類型，但是它卻不受GC管轄。GC在進(jìn)行回收的時(shí)候，看似垃圾對(duì)象的字符串實(shí)例依然保存在內(nèi)存中。為了演示，我們將BuildString方法還原成原來(lái)的代碼，并在調(diào)用該方法之后調(diào)用GC.Collect方法進(jìn)行強(qiáng)制垃圾回收。采用上面的Profiling流程，你看到的依然是圖2完全一樣的結(jié)果，四個(gè)本應(yīng)該是垃圾對(duì)象（str1~str4）在GC回收之后依然存在。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Press any key to begin building string...");
        Console.ReadLine();
        BuildString();
        GC.Collect();
        Console.WriteLine("Press any key to exit...");
        Console.ReadLine();
    }
 
    static void BuildString()
    {
        var str1 = "ABCDEFG";
        var str2 = "ABCDEFG";
        var str3 = "1234678";
        var str4 = "1234678";
    }
}

六、字符串駐留是基于整個(gè)進(jìn)程的

現(xiàn)在來(lái)證明最后一個(gè)結(jié)論：駐留的字符串是基于整個(gè)進(jìn)程范圍的，而不是基于當(dāng)前AppDomain。為了證明這個(gè)結(jié)論，我們可以要寫多一點(diǎn)代碼。我們借用《關(guān)于CLR內(nèi)存管理一些深層次的討論》中的方式，創(chuàng)建了如下一個(gè)AppDomainContext類，該類是對(duì)一個(gè)AppDomain對(duì)象的封裝。Invoke方法實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)單獨(dú)的AppDomain中執(zhí)行某個(gè)基于泛型類型實(shí)例的操作。

public class AppDomainContext
{
    public AppDomain AppDomain { get; private set; }
    private AppDomainContext(string friendlyName)
    {
        this.AppDomain = AppDomain.CreateDomain(friendlyName);
    }
    public static AppDomainContext CreateDomainContext(string friendlyName)
    {
        return new AppDomainContext(friendlyName);
    }
    public void Invoke<T>(Action<T> action)
    {
        T instance = (T)this.AppDomain.CreateInstanceAndUnwrap(typeof(T).Assembly.FullName, typeof(T).FullName);
        action(instance);
    }
}

然后我們將上述的BuildString方法實(shí)現(xiàn)在一個(gè)繼承自MarshalByRefObject的Foo類型中。

public class Foo : MarshalByRefObject
{
    public void BuildString()
    {
        var str1 = "ABCDEFG";
        var str2 = "ABCDEFG";
        var str3 = "1234678";
        var str4 = "1234678";
    }
}

然后再M(fèi)ain方法中，我們執(zhí)行如下的程序。下面的程序模擬的是創(chuàng)建了3個(gè)AppDomain，并在它們內(nèi)部進(jìn)行BuildString方法的執(zhí)行。如果字符串的駐留是基于AppDomain的話，應(yīng)該有6個(gè)String實(shí)例存在。但是采用上面的Profiling流程，你看到的依然圖2完全一樣的結(jié)果，這就充分證明了駐留機(jī)制是基于進(jìn)程而非AppDomain的結(jié)論。

static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("Press any key to begin building string...");
    Console.ReadLine();
    AppDomainContext.CreateDomainContext("Domain A").Invoke<Foo>(foo => foo.BuildString());
    AppDomainContext.CreateDomainContext("Domain B").Invoke<Foo>(foo => foo.BuildString());
    AppDomainContext.CreateDomainContext("Domain C").Invoke<Foo>(foo => foo.BuildString());
    GC.Collect();
    Console.WriteLine("Press any key to exit...");
    Console.ReadLine();
}

到此這篇關(guān)于C#字符串內(nèi)存駐留機(jī)制分析的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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