【轉】原來是這樣：C#中字符串的內存分配與駐留池

作者：cyoooo7 2011-05-24 23:23

出處：博客園

剛開始學習C#的時候，就聽說CLR對於String類有一種特別的內存管理機制：有時候，明明聲明瞭兩個String類的對象，但是他們偏偏卻指向同一個實例。如下：

String s1 = "Hello"; String s2 = "Hello"; //s2和s1的實際值都是“Hello” bool same = (object) s1 == (object) s2; //這裏比較s1、s2是否引用了同一個對象實例 //所以不能寫作bool same = s1 == s2; //因爲String類重載了==操作符來比較String對象包含的實際值

這裏的same會被賦值爲true。也就是說s1真的和s2引用了同一個String對象。當然，應該注意到的是s1和s2都被統一賦值爲同一個字符串“Hello”，這纔是出現上述情況的原因。

現在我們初步得出結論，當有多個字符串變量包含了同樣的字符串實際值時，CLR可能不會爲它們重複地分配內存，而是讓它們統統指向同一個字符串對象實例。（這裏我說了“可能”，是因爲某些情況下，確實也會發生同一個字符串實際值在內存中有多份副本同時存在。請繼續往下看。）

我們知道，String類有很多特別的地方，其中之一就是它是“不會改變的”（immutable）。這說明在我們每次對一個String對象進行操作時（比如說使用Trim，Replace等方法），並不是真的對這個String對象的實例進行修改，而是返回一個新的String對象實例作爲操作執行的結果。String對象的實例一經生成，到死都不會被改變了！

基於String類這樣的特性，CLR讓表示相同的字符串實際值的變量指向同一個String事例，就是完全合理的了。因爲利用任何一個對String實例的引用所進行的修改操作都不會切實地影響到該實例的狀態，也就不會影響到其他所有指向該實例的引用所表示的字符串實際值。CLR如此管理String類的內存分配，可以優化內存的使用情況，避免內存中包含冗餘的數據。

爲了實現這個機制，CLR默默地維護了一個叫做駐留池（Intern Pool）的表。這個表記錄了所有在代碼中使用字面量聲明的字符串實例的引用。這說明使用字面量聲明的字符串會進入駐留池，而其他方式聲明的字符串並不會進入，也就不會自動享受到CLR防止字符串冗餘的機制的好處了。這就是我上文提到的“某些情況下，確實也會發生同一個字符串實際值在內存中有多份副本同時存在”的例子。請看這個例子：

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

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

這時same就不是true了，因爲雖然s1，s2表示的是相同的字符串，但是由於s2不是通過字面量聲明的，CLR在爲sb.ToString()方法的返回值分配內存時，並不會到駐留池中去檢查是否有值爲“Hello”的字符串已經存在了，所以自然不會讓s2指向駐留池內的對象。

爲了讓編程者能夠強制CLR檢查駐留池，以避免冗餘的字符串副本，String類的設計者提供了一個名爲Intern的類方法。下面是該方法的一個示例：

 

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方法接受一個字符串作爲參數，它會在駐留池中檢查是否存在參數所表示的字符串。如果存在，則返回那個駐留池中的字符串的引用；否則向駐留池中加入一個新的表示相同值的字符串，並返回這個字符串的引用。不過要注意的是，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存分配的操作，因爲作爲參數的字符串已經被分配了一次內存了。而使用Intern方法的好處在於，如果Intern方法在駐留池中找到了相同值的字符串，此時雖然在內存中存在兩份該字符串的副本（一份是參數，一份是駐留池中的），但是隨着時間的流逝，參數所引用的那個副本會被垃圾回收掉，這樣對於該字符串內存中就不存在冗餘了。

 

 

 

當您的程序中存在某個方法，可以根據不同的上下文環境創建並返回一個很長的字符串，而在程序運行的過程中它有會經常返回同樣的字符串時，您可能就要考慮考慮使用Intern方法來提高內存的利用率了。

 

 

 

不過同樣值得注意的是，使用Intern方法讓一個字符串存活於駐留池中也有一個副作用：即使已經不存在任何其它引用指向駐留池中的字符串了，這個字符串仍然不一定會被垃圾回收掉。也就是說即使駐留池中的字符串已經沒有用處了，它可能也要等到CLR終結時才被銷燬。當您使用Intern方法的時候，也應該考慮到這個特殊的行爲。