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C#字符串內(nèi)存分配與駐留池學(xué)習(xí)分享

更新時(shí)間：2013年12月13日 09:28:02 作者：

這篇文章主要介紹了C#字符串內(nèi)存分配與駐留池學(xué)習(xí)分享,大家參考使用吧

剛開始學(xué)習(xí)C#的時(shí)候，就聽說(shuō)CLR對(duì)于String類有一種特別的內(nèi)存管理機(jī)制：有時(shí)候，明明聲明了兩個(gè)String類的對(duì)象，但是他們偏偏卻指向同一個(gè)實(shí)例。如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

String s1 ="Hello";
String s2 ="Hello";                       
//s2和s1的實(shí)際值都是Hello
bool same = (object) s1 == (object) s2;
//這里比較s1、s2是否引用了同一個(gè)對(duì)象實(shí)例
//所以不能寫作bool same = s1 == s2; 
//因?yàn)镾tring類重載了==操作符來(lái)比較String對(duì)象包含的實(shí)際值

這里的same會(huì)被賦值為true。也就是說(shuō)s1真的和s2引用了同一個(gè)String對(duì)象。當(dāng)然，應(yīng)該注意到的是s1和s2都被統(tǒng)一賦值為同一個(gè)字符串Hello，這才是出現(xiàn)上述情況的原因。

現(xiàn)在我們初步得出結(jié)論，當(dāng)有多個(gè)字符串變量包含了同樣的字符串實(shí)際值時(shí)，CLR可能不會(huì)為它們重復(fù)地分配內(nèi)存，而是讓它們統(tǒng)統(tǒng)指向同一個(gè)字符串對(duì)象實(shí)例。（這里我說(shuō)了可能，是因?yàn)槟承┣闆r下，確實(shí)也會(huì)發(fā)生同一個(gè)字符串實(shí)際值在內(nèi)存中有多份副本同時(shí)存在。請(qǐng)繼續(xù)往下看。）

我們知道，String類有很多特別的地方，其中之一就是它是不會(huì)改變的（immutable）。這說(shuō)明在我們每次對(duì)一個(gè)String對(duì)象進(jìn)行操作時(shí)（比如說(shuō)使用Trim，Replace等方法），并不是真的對(duì)這個(gè)String對(duì)象的實(shí)例進(jìn)行修改，而是返回一個(gè)新的String對(duì)象實(shí)例作為操作執(zhí)行的結(jié)果。String對(duì)象的實(shí)例一經(jīng)生成，到死都不會(huì)被改變了！

基于String類這樣的特性，CLR讓表示相同的字符串實(shí)際值的變量指向同一個(gè)String事例，就是完全合理的了。因?yàn)槔萌魏我粋€(gè)對(duì)String實(shí)例的引用所進(jìn)行的修改操作都不會(huì)切實(shí)地影響到該實(shí)例的狀態(tài)，也就不會(huì)影響到其他所有指向該實(shí)例的引用所表示的字符串實(shí)際值。CLR如此管理String類的內(nèi)存分配，可以優(yōu)化內(nèi)存的使用情況，避免內(nèi)存中包含冗余的數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)機(jī)制，CLR默默地維護(hù)了一個(gè)叫做駐留池（Intern Pool）的表。這個(gè)表記錄了所有在代碼中使用字面量聲明的字符串實(shí)例的引用。這說(shuō)明使用字面量聲明的字符串會(huì)進(jìn)入駐留池，而其他方式聲明的字符串并不會(huì)進(jìn)入，也就不會(huì)自動(dòng)享受到CLR防止字符串冗余的機(jī)制的好處了。這就是我上文提到的某些情況下，確實(shí)也會(huì)發(fā)生同一個(gè)字符串實(shí)際值在內(nèi)存中有多份副本同時(shí)存在的例子。請(qǐng)看這個(gè)例子：

復(fù)制代碼代碼如下:

StringBuilder sb =new StringBuilder();
sb.Append("He").Append("llo");

string s1 ="Hello";
string s2 = sb.ToString();

bool same = (object) s1 == (object) s2;

這時(shí)same就不是true了，因?yàn)殡m然s1，s2表示的是相同的字符串，但是由于s2不是通過(guò)字面量聲明的，CLR在為sb.ToString()方法的返回值分配內(nèi)存時(shí)，并不會(huì)到駐留池中去檢查是否有值為Hello的字符串已經(jīng)存在了，所以自然不會(huì)讓s2指向駐留池內(nèi)的對(duì)象。
為了讓編程者能夠強(qiáng)制CLR檢查駐留池，以避免冗余的字符串副本，String類的設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)名為Intern的類方法。下面是該方法的一個(gè)示例：

復(fù)制代碼代碼如下:

StringBuilder sb =new StringBuilder();
sb.Append("He").Append("llo");

string s1 ="Hello";
string s2 = String.Intern(sb.ToString());

bool same = (object) s1 == (object) s2;

好了，same又是true了。Intern方法接受一個(gè)字符串作為參數(shù)，它會(huì)在駐留池中檢查是否存在參數(shù)所表示的字符串。如果存在，則返回那個(gè)駐留池中的字符串的引用；否則向駐留池中加入一個(gè)新的表示相同值的字符串，并返回這個(gè)字符串的引用。不過(guò)要注意的是，就算Intern方法在駐留池中找到了相同值的字符串，也不能讓您省卻一次字符串內(nèi)存分配的操作，因?yàn)樽鳛閰?shù)的字符串已經(jīng)被分配了一次內(nèi)存了。而使用Intern方法的好處在于，如果Intern方法在駐留池中找到了相同值的字符串，此時(shí)雖然在內(nèi)存中存在兩份該字符串的副本（一份是參數(shù)，一份是駐留池中的），但是隨著時(shí)間的流逝，參數(shù)所引用的那個(gè)副本會(huì)被垃圾回收掉，這樣對(duì)于該字符串內(nèi)存中就不存在冗余了。
當(dāng)您的程序中存在某個(gè)方法，可以根據(jù)不同的上下文環(huán)境創(chuàng)建并返回一個(gè)很長(zhǎng)的字符串，而在程序運(yùn)行的過(guò)程中它有會(huì)經(jīng)常返回同樣的字符串時(shí)，您可能就要考慮考慮使用Intern方法來(lái)提高內(nèi)存的利用率了。
不過(guò)同樣值得注意的是，使用Intern方法讓一個(gè)字符串存活于駐留池中也有一個(gè)副作用：即使已經(jīng)不存在任何其它引用指向駐留池中的字符串了，這個(gè)字符串仍然不一定會(huì)被垃圾回收掉。也就是說(shuō)即使駐留池中的字符串已經(jīng)沒有用處了，它可能也要等到CLR終結(jié)時(shí)才被銷毀。當(dāng)您使用Intern方法的時(shí)候，也應(yīng)該考慮到這個(gè)特殊的行為。

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