String - 興趣解讀

1、概述

String是咱們日常用得最多的基元類型之一，雖然咱們常用並且感到很是熟悉；但不少朋友只知道一個字符串的定義、使用或知道如何使用StringBuilder來達到高效構建字符串，可是有多少朋友有興趣去了解背後的一些「不爲咱們知道的祕密」？

2、爲何把String加入到基元類型中

在之前的面向過程語言中，並無String這個類型，定義一個字符串的方式則採用一個Char[]，雖然提供了對字符串的操做、比較等函數，可是仍是不夠方便也不太符合面向對象作法，因此在面嚮對象語言中，string也加入了基元類型的隊列中；

3、String核心特徵immutable（不可變）

表明一個不可變的順序字符集，也就是說一經建立，字符串編不能以任何方式進行修改；具備如下3個優勢：

1.     容許在一個字符串上執行各類操做，而不實際地更改字符串；

2.     在操做或訪問一個字符串的時候不會發生線程同步的問題；

3.     基於性能的考慮，String類型與CLR緊密集成，CLR知道String類型中定義的字段如何佈局，並且CLR會直接訪問，因此開發的時只好將String定義爲密封類(Sealed);

4、被重寫的兩個方法GetHashCode與Equals

1.     GetHashCode方法進行了重寫，目的是爲了知足兩個字符串的判斷；

2.     Equals方法進行重寫，其中Equals方法最終仍是調用了GetHashCode方法來進行判斷；

5、「==」、Equals、Compare，字符串判斷到底用哪一個好點？

1.     String對「==」操做符進行重載，內部實現進行了空值判斷後，再調用Equals進行判斷（因此採用"=="操做符，不會拋出空指針異常）

2.     String的Equals方法，由於調用Equals方法的時候，直接經過返回HashCode進行比較，效率最高，有可能對象爲空，有可能會拋空指針異常，因此用的時候須要留意；

3.     String的Compare方法：該方法是一個靜態方法，內部實現是首先判斷字符串的長度是否相等，若是長度不相等，直接返回結果，若是長度相等，則會採用逐個字符進行判斷，若是方法中的CultureInfo不爲空，則判斷的過程當中會逐個字符進行展開（這裏涉及到語言的問題，若是採用德語會把"β"展開爲"ss"，因此」strasse」跟」staβe」的判斷結果是相同的）； 

注：若是通常狀況下，建議採用Equals進行判斷，效率最高，但若是沒法確保方法Equals的調用者是否不爲null，建議仍是採用==或者 "XXXX".Equals(obj)，若是須要用到多語言（國際化）判斷的時候，能夠考慮用Compare；

6、拘留池（Interning）

字符串操做（好比Compare）的作法是不少程序常見的操做，這樣的操做可能形成內存中複製同一個字符串的多個實例（算法內部操做致使），爲了達到節省內存的效果，CLR採用了一種叫「字符串留用的技術」（String Interning），開闢了一塊名爲「拘留池」的空間專門用於存放字符串，而拘留池在程序初始化的時候，會把元數據默認加載到「拘留池」中，並且不會受到垃圾回收器的影響，只有在程序被關閉的時候纔會釋放「拘留池」中的資源；

7、存儲方式，大體分爲如下3種：

1.     以常量的方式來定義很保存字符串，好比：var value = "abc";

2.     以對象的方式來保存到堆中：好比 var value = new string('a');

3.     以對象的方式構造而後存放到拘留池（其實常量的方式定義後，默認也會把字符串加入到駐留池中）； 

能夠參考如下代碼和內存分配圖進行理解:

    // 驗證字符串常量默認加載到元數據，默認會把元數據中的字符串加載到拘留池
var  data =  " abc " ;        // 此聲明方式，會把該變量定義爲字符串常量，而後存入元數據中
    var a =  " a ";             // 同上
     var b =  " b ";             // 同上
     var c =  " c ";             // 同上
     var ab = a + b;          // 根據線程棧上的a、b地址獲取到堆上的a、b實例，而後把兩個實例的結果進行運算後產生一個新對象,最後新對象地址賦給ab變量
     var abc = a + b + c;     // 同上
     var abResult =  string.IsInterned(ab);         // 返回結果爲null,也就是說沒有把字符串"ab"存入拘留池中;
     var abcResult =  string.IsInterned(abc);      // 返回結果爲"abc",也就是說已經把字符串（這裏是常量）"abc"存放到拘留池中;
     var empty =  string.Empty;         // 初始化的時候，從String類型對象中獲取靜態屬性Empty的數據；
     var strEmpty =  "";                // 產生一個值爲空的String對象；

     var a1 =  " abc ";
     var a2 =  string.IsInterned(a1);
     var result =  object.ReferenceEquals(a1, a2);    

            

     注：默認是不從拘留池中加載，而是直接採用ldstr的特殊指令得到字符串」abc」，但能夠確認的是」元數據」跟「拘留池」中的字符串是用個對象； 

8、案例分析

   1 . 如下代碼的HashCode是否相同，它們是不是同個對象；

      var A = "ab" + "c";
      var B = "abc";
 
  2. 如下代碼的HashCode是否相同，他們是不是同個對象：  
      var A = Console.ReadLine();   //輸入"abc"
      var B = Console.ReadLine();   //輸入"abc"
 
  3. 如下代碼的HashCode是否相同，他們是不是同個對象：
      var A = Console.ReadLine(); //輸入"abc"
      var B = Console.ReadLine(); //輸入"abc"
      var A = string.Intern(B);

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