.Net高級技術——字符串拘留池(Intern)

一、深入理解字符串的不可變特性

string可以看做是char的只讀數組。char c = s[1]

C#中字符串有一個重要的特性：不可變性，字符串一旦聲明就不再可以改變。所以只能通過索引來讀取指定位置的char，不能對指定位置的char進行修改。如果要對char進行修改，那么就必須創建一個新的字符串，用s. ToCharArray()方法得到字符串的char數組，對數組進行修改后，調用new string(char[])這個構造函數來創建char數組的字符串。一旦字符串被創建，那么char數組的修改也不會造成字符串的變化。

常見疑問：“誰說字符串不可變？string s1 = "abc";s1="123"，s1這不是變了嗎”，要區分變量名和變量指向的值的區別：程序中可以有很多字符串，然后由字符串變量指向他們，變量可以指向其他的字符串，但是字符串本身沒有變化。字符串不可變性指的是內存中的字符串不可變，而不是變量不變。
string s2 = s1;//s2指向s1指向的字符串，而不是s2指向s1，哪怕s1以后指向了其他內存，那么s2還是指向"123"

內存分配分析：

“string s1 = "abc";”這句代碼執行完之后，在棧內存中開辟一塊內存空間存儲字符串變量s1，在堆內存中開辟一塊內存空間來存儲字符串對象“abc”，字符串變量s1指向字符串對象“abc”，如下圖所示：

s1="123";”這句代碼執行完之后，在堆內存中再開辟一塊內存空間來存儲字符串對象“123”，字符串變量s1指向字符串對象“123”，如下圖所示：

此時可以看到，字符串變量s1已經指向了新的字符串對象“123”了，字符串對象“abc”已經沒有任何的字符串變量指向它了，此時字符串對象“abc”就再也沒有用了，當對象一定不再有用的時候GC(垃圾收集器)就可以將對象回收了，所以GC會在一個合適的時機來回收字符串對象“abc”，釋放其占用的內存資源。判斷一個對象是否一定不再有用的標准就是沒有任何的變量指向它。

string s2 = s1; 這句代碼執行完之后，在棧內存中開辟一塊內存空間存儲字符串變量s2，字符串變量s2也指向字符串對象“123”

例子：將字符串中的l替換為i

string s = "hell world!";//字符數組 只讀的 不能對其 進行賦值
char[] chars = s.ToCharArray();//得到一個字符數組
chars[1]='i';//修改字符數組的值
s=new string(chars);//生成一個新的字符串
Console.WriteLine(s);
for (int i = 0; i < s.Length; i++)
{
   Console.WriteLine(s[i]);
}
Console.ReadKey();

　　因為字符串是不可變的，所以CLR(CLR是公共語言運行時，Common Language Runtime)可能會將相同值的字符串用同一個實例。程序中大量使用字符串，有不少是重復性的，為了降低內存占用，.Net將代碼中聲明的字符串放到字符串拘留池中，值相同的字符串共享同一個實例。字符串是不變的。不是所有字符串都在拘留池中，.Net會判斷哪些該放。

　　object.ReferenceEquals方法判斷兩個變量是不是一個實例（同一個對象）

string s1 = "abc";
string s2 = "abc";
Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(s1,s2));

動態字符串默認是不在字符串拘留池中的

字符串拘留池測試程序：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Drawing;
namespace 字符串拘留池
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //重點1
            //因為有字符串拘留池的存在所以下面的程序有一個string對象
            //string s1 = "孤傲蒼狼";
            //string s2 = "孤傲蒼狼";
            string s1 = "孤傲蒼狼";
            string s2 = "孤傲蒼狼";
            if (s1 == s2)//這里比較的是s1和s2的內容是不是一樣
            {
                Console.WriteLine("s1==s2的結果是：{0}", s1 == s2);
            }
            //上面的代碼產生一個字符串對象
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(s1,s2)的結果是：{0}",object.ReferenceEquals(s1,s2));//這里判斷的是s1和s2所指向的對象是不是同一個
            Console.WriteLine("================================================");
            string s3 = "yzk";
            string s4 = "yzk";
            string s5 = new string(s1.ToCharArray());
            //object.ReferenceEquals方法判斷兩個變量是不是一個實例（同一個對象）
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(s3, s4)的結果是：{0}",object.ReferenceEquals(s3, s4));//true
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(s3, s5)的結果是：{0}", object.ReferenceEquals(s3, s5));//false 
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(s4, s5)的結果是：{0}", object.ReferenceEquals(s4, s5));//false
            Console.WriteLine("================================================");
            string s6 = "abc";
            string s7 = "ab"+"c";
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(s6, s7)的結果是：{0}", object.ReferenceEquals(s6, s7));//true
            //默認只有代碼中寫的字面才會進入字符串拘留池，動態字符串默認是不在字符串拘留池中的
            string str1 = "abc";//abc就是代碼中寫的字面
            string a1 = Console.ReadLine();
            string a2 = Console.ReadLine();
            string str2 = a1 + a2;//str2是動態算出來的字符串，
            Console.WriteLine("str1==str2的結果是：{0}",str1==str2);//結果為true
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(str1, str2)的結果是：{0}", object.ReferenceEquals(str1, str2));//結果為false
            //重點2
            //new就一定會創建一個新的對象
            //兩個string對象
            string str3 = new string("abc".ToCharArray());
            string str4 = "abc";
            //==是判斷內容是否相等
            Console.WriteLine("str3==str4的結果是：{0}", str3 == str4);//結果為true
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(str3, str4)的結果是：{0}", object.ReferenceEquals(str3, str4));//結果為false
            Console.WriteLine("================================================");
            Point p1 = new Point(3, 5);
            Point p2 = new Point(3, 5);
            //==是判斷內容是否相等
            Console.WriteLine("p1 == p2的結果是：{0}",p1 == p2);
            //object.ReferenceEquals判斷是否是同一個對象
            Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(p1, p2)的結果是：{0}", object.ReferenceEquals(p1, p2));
            Console.WriteLine("================================================");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

程序運行結果：

　　string是不變的，因此每次運算都會重新創建一個string對象，例如：s=s+”abc”;，此時將會創建一個新的字符串對象，s指向了新創建的字符串對象

string s1=”a”;
string s2=”b”;
string s3=”c”;
string s4=s1+s2+s3;//s1+s2產生"ab","ab"+s3產生"abc"，所以產生兩個字符串

　　大量的字符串相連會產生大量的中間字符串，字符串是對象，對象的產生是慢的，而且會占用大量的內存。所以要避免大量的字符串的連接操作。

　　例如：在for循環中拼接字符串

for(int i=1;i<=1000;i++)
{
    s=s+i.ToString();
}

　　每循環一次，就進行一次字符串拼接運算，那么就會創建一個新的字符串，循環1000次，就會創建1000個字符串，就需要開辟1000塊內存空間來存儲這些中間字符串，這是非常暫用內存資源的。

　　對象的創建是非常慢和消耗資源的，因此對於需要動態拼接字符串的場合（比如創建SQL語句）用StringBuilder來代替string，StringBuilder內部實現了字符串拼接不會有string的缺陷。