告訴一個不同的.NET Framework字符串駐留

.NET Framework在 實際應用中，仍是至關複雜的。咱們要向熟練的運用這一架構來服務於咱們的程序代碼中。關於.NET Framework字符串駐留的機制，對於那些瞭解它的人確定會認爲很簡單，可是我相信會有很大一部分人對它存在迷惑。在開始關於字符串的駐留以前，先給 出一個有趣的Sample：

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Code Snip：

1. static void Main(string[] args)   
2. {   
3. string str1 = "ABCD1234";   
4. string str2 = "ABCD1234";  
5. string str3 = "ABCD";   
6. string str4 = "1234";   
7. string str5 = "ABCD" + "1234";   
8. string str6 = "ABCD" + str4;   
9. string str7 = str3 + str4;   
10. Console.WriteLine("string str1 = 
    \"ABCD1234\";");  
11. Console.WriteLine("string str2 = 
    \"ABCD1234\";"); 
12. Console.WriteLine("string str3 = 
    \"ABCD\";"); 
13. Console.WriteLine("string str4 = 
    \"1234\";"); 
14. Console.WriteLine("string str5 = 
    \"ABCD\" + \"1234\";"); 
15. Console.WriteLine("string str6 = 
    \"ABCD\" + str4;"); 
16. Console.WriteLine("string str7 = 
    str3 + str4;"); 
17. Console.WriteLine("\nobject.Reference
    Equals(str1, str2) = {0}", object.
    ReferenceEquals(str1, str2)); 
18. Console.WriteLine("object.ReferenceEquals
    (str1, \"ABCD1234\") = {0}", object.
    ReferenceEquals(str1, "ABCD1234"));   
19. Console.WriteLine("\nobject.Reference
    Equals(str1, str5) = {0}", object.
    ReferenceEquals(str1, str5)); 
20. Console.WriteLine("object.Reference
    Equals(str1, str6) = {0}", object.
    ReferenceEquals(str1, str6)); 
21. Console.WriteLine("object.ReferenceEquals
    (str1, str7) = {0}", object.ReferenceEquals
    (str1, str7)); 
22. Console.WriteLine("\nobject.ReferenceEquals
    (str1, string.Intern(str6)) = {0}", object.
    ReferenceEquals(str1, string.Intern(str6)));   
23. Console.WriteLine("object.ReferenceEquals
    (str1, string.Intern(str7)) = {0}", object.
    ReferenceEquals(str1, string.Intern(str7)));   
24. } 

接下來咱們來逐句地分析這段.NET Framework字符串駐留代碼：

首先咱們建立了兩個徹底相同的字符串（ABCD1234），並將他們分別賦予了兩個字符創變量——str1和str2。而後把它們傳給了 object.ReferenceEquals。咱們知道object.ReferenceEquals是用於肯定兩個變量是否具備相同的引用——換句話 說，當兩個變量引用的是同一塊託管推的內存快的時候，返回True，不然返回False。

令咱們感到奇怪的是，當咱們分別建立的引用類型兩個變量——string是引用類型。照理說CLR會在託管堆（Managed Heap）中爲它們分配兩段內存快，他們不可能具備相同的引用纔對，可是爲何object.ReferenceEquals 方法會返回True呢。而對於第二個比較——一個字符串變量和一個和他具備相同內容的字符串（"ABCD1234";）直接進行比較，按照咱們對CLR內 存的分配的通常理解，應該是CLR首先會在託管堆中爲這段字符串（"ABCD1234"）分配內存快，而後把相對應的引用傳遞給 object.ReferenceEquals方法（因爲分配在託管堆的這段字符串並無被任何變量引用，因此當垃圾回收的時候會被回收掉），因此不管如 何也不該該返回True。

咱們先把問題留到最後，接着分析咱們的Sample。上面們對字符串變量之間以及變量與字符串之間進行了比較，若是咱們對一個字符串變量和一個動態建立的字符串（經過+Operator把兩個字符串鏈接起來）進行比較，結果又會如何呢？咱們來看看下面的僞代碼演示：

在上面的.NET Framework字符串駐留例子中，咱們用三種不一樣的方式建立了3 個字符串變量（str5，str6，str7）——string+string；string+variable；variable+variable。 而後分別和咱們已經建立的、和它們具備相同字符串「值」的變量（str1）做比較。一樣令咱們感到奇怪的是第一個返回True，然後兩個則爲False。 帶着這些疑惑咱們來看看對於string這一特殊的類型說採用的特殊的使用機制。

1． System.String雖然是一個引用類型，可是它具備其自身的特殊性。咱們最容易想到的是它建立的特殊性——通常的對象在建立的時候須要經過new 關鍵字調用對應的構造函數來實現；而建立一段string不須要這麼作——咱們只須要把對應的字符換賦給給對應的字符串變量就能夠了。

之因此存在着這種差別，是由於他們在建立過程當中使用的IL指令時不一樣的——通常的引用對象的建立是經過newobj這樣一個IL指令來實現的，而創 建一個字符串變量的IL指令則是ldstr （load string）。（象C#，VB.NET這樣的語言畢竟是高級語言，進行了高度的抽象，站在這樣的角度分析問題每每不可以看到其實質，因此有時候咱們把應 該從交底層上面找突破口——好比分析IL，Metadata…）;

2．因爲String是咱們作到頻率最高的一種類型，CLR考慮性能的提高和內存節約上，對於相同的字符串，通常不會爲他們分別分配內存塊，相反 地，他們會共享一塊內存。CLR實際上採用這個的機制來實現的：CLR內部維護着一塊特殊的數據結構——咱們能夠把它當作是一個Hash table，這個Hash table維護者大部分建立的string（我這裏沒有說所有，由於有特例）。這個Hash table的Key對應的相應的string自己，而Value則是分配給這個string的內存塊的引用。

當CLR初始化的時候建立這個Hash table。通常地，在程序運行過程當中，若是須要的建立一個string，CLR會根據這個string的Hash Code試着在Hash table中找這個相同的string，若是找到，則直接把找到的string的地址賦給相應的變量，若是沒有則在託管堆中建立一個string，CLR 會先在managed heap中建立該strng，並在Hash table中建立一個Key-Value Pair——Key爲這個string自己，Value位這個新建立的string的內存地址，這個地址最重被賦給響應的變量。這樣咱們就能解釋上 面.NET Framework字符串駐留的疑問了。

當建立str1的時候，CLR如今咱們上面提到的Hash table中找「ABCD1234」這樣的一個string，沒有找到，則在託管堆中爲這個string分配一塊內存，而後在Hash table爲該string添加一個Key-Value Pair。接着建立str2，CLR仍然會在Hash table找ABCD1234這樣的一個string，這回它會找到咱們新建立的這個Entry，因此這個Key-Value Pair中Value（string的地址）會賦給str2。由於str1和str2 具備相同的引用，因此調用object.ReferenceEquals返回True。同理當咱們對str1和"ABCD1234"進行比較的時候， str1直接傳入該方法，放傳入"ABCD1234"這個字符串的時候，CLR一樣會在Hash table找ABCD1234這樣的一個string，相同的Entry被找到，這個Entry（Key-Value Pair）的Value（string的地址）被傳到object.ReferenceEquals，因此他們仍然相同的引用，結果返回True。

3．並不是全部的狀況下.NET Framework字符串駐留都會起做用。對於對一個動態建立的字符串（好比string+variable；variable+variable），這 種駐留機制便不會起做用。由於對於這樣的字符串，是不會被添加到內部的Hash table中的。可是對於string+string則不一樣，由於當這樣的語句被編譯成IL的時候，編譯器是先把結構計算出來，而後再調用ldstr指令 ——而對於string+variable；variable+variable這種狀況，所對應的IL指令是Concat。因此對於string+ string字符串的駐留仍然有效。

因此如今咱們就能夠解釋第二個疑問了。

雖然對於對一個動態建立的字符串（好比 string+variable；variable+variable），.NET Framework字符串駐留機制便不會起做用。可是咱們能夠手工的啓用駐留機制——那就是調用定義的 System.String中的靜態方法Intern。這個方法接受一個字符串做爲他的輸入參數，返回的通過駐留處理的string。他的實現機制是：如 果能在內部的Hash Table中找到傳入的string，則返回對應的string引用，不然就在Hash Table添加該string對應的Entry，並返回string的引用。因此下面的代碼就不難解釋了。