第C#字符串內(nèi)存駐留機(jī)制分析在這之前我寫過一些文章來介紹關(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)制避免了對具有相同字符序列的字符串對象的重復(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MemoryProfiling工具來為你證實(shí)上面的結(jié)論。我采用的MemoryProfiling工具是RedGate的ANTSMemoryProfiler，陷于篇幅問題我不對該工具進(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對象不會(huì)重復(fù)創(chuàng)建

首先來證明第一個(gè)結(jié)論：具有相同字符序列的String對象不會(huì)重復(fù)創(chuàng)建。我先創(chuàng)建了一個(gè)簡單的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。

classProgram

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine("Pressanykeytobeginbuildingstring...");

Console.ReadLine();

BuildString();

Console.WriteLine("Pressanykeytoexit...");

Console.ReadLine();

staticvoidBuildString()

varstr1="ABCDEFG";

varstr2="ABCDEFG";

varstr3="1234678";

varstr4="1234678";

}

現(xiàn)在我們通過ANTSMemoryProfiler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，它們就是我們在靜態(tài)方法BuildString創(chuàng)建的。在BuildString方法中，我們創(chuàng)建了4個(gè)String對象，而在這里我們我們只看到了兩個(gè)。這無疑證實(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stringliteral+stringliteral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。

staticvoidBuildString()

varstr1="ABCDEFG";

varstr2="ABCD"+"EFG";

varstr3="1234678";

varstr4="1234"+"678";

}

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

雖然字符串的駐留適用于兩個(gè)通過引號(hào)括起來的字符串值直接進(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（實(shí)際上此時(shí)它已經(jīng)是一個(gè)垃圾對象，GC可以對其進(jìn)行回收）。

staticvoidBuildString()

varstr1="ABCDEFG";

varstr2="1234678";

varstr3="ABCDEFG"+str2;

varstr4=str1+"1234678";

varstr5=str1+str2;

}

四、調(diào)用string.Intern可以對運(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。

staticvoidBuildString()

varstr1="ABCDEFG";

varstr2="1234678";

varstr3=string.Intern("ABCDEFG"+str2);

}

通過采用上面的Profiling流程，在新創(chuàng)建對象（NewObject）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)該是垃圾對象（str1~str4）在GC回收之后依然存在。

classProgram

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine("Pressanykeytobeginbuildingstring...");

Console.ReadLine();

BuildString();

GC.Collect();

Console.WriteLine("Pressanykeytoexit...");

Console.ReadLine();

staticvoidBuildString()

varstr1="ABCDEFG";

varstr2="ABCDEFG";

varstr3="1234678";

varstr4="1234678";

}

六、字符串駐留是基于整個(gè)進(jìn)程的

現(xiàn)在來證明最后一個(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，該類是對一個(gè)AppDomain對象的封裝。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。

publicclassAppDomainContext

publicAppDomainAppDomain{get;privateset;}

privateAppDomainContext(stringfriendlyName)

this.AppDomain=AppDomain.CreateDomain(friendlyName);

publicstaticAppDomainContextCreateDomainContext(stringfriendlyName)

returnnewAppDomainContext(friendlyName);

publicvoidInvokeT(ActionTaction)

Tinstance=(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。

publicclassFoo:MarshalByRefObject

publicvoidBuildString()

varstr1="ABCDEFG";

varstr2="ABCDEFG";

varstr3="1234678";

varstr4="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。

staticvoidMain(string[]args)

Console.WriteLine("Pressanykeytobeginbuildingstring...");

Console.ReadLine();

AppDomainContext.CreateDomainContext("DomainA").InvokeFoo(foo=foo.BuildString());

AppDomainContext.CreateDomainContext("DomainB").InvokeFoo(foo=foo.BuildString());

AppD