C# String系列（2）：字符串池技术实现原理揭秘

Coding-102

前言

嗨，大家好！

今天我们继续来聊聊字符串这个特殊的类型。

在之前的文章《C# String 类型：那些你可能不知道的秘密》中，我们提到了字符串池的概念，是不是感觉很神奇？

它在技术上是如何实现的？

对我们平时的开发工作有哪些值得借鉴的意义呢？

让我们一起揭开它的神秘面纱，你准备好了吗？

字符串池这个名词听起来好像很高大上，但其实实现原理并不复杂。

我们以一个简单的图例来进行说明。

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初始化哈希表：

启动程序，CLR 初始化时，会创建一个空哈希表。
第 1 次创建字符串：
```
str1 = "testabc"
```
第 1 次创建字符串对象时，程序会在哈希表中创建一个 Key-Value 对，将字符串值 "testabc" 作为 Key，将变量 str1 在内存（托管堆）中的地址作为 Value，这样就完成了第一次字符串的创建过程。
第 2 次创建字符串：
```
str2 = "test"
```
第 2 次创建字符串对象时，程序会根据字符串值 "test" 在哈希表中逐个寻找，发现没有找到，于是就按照上一步的步骤创建一个新的字符串对象，这样就完成了第二次字符串的创建过程。
第 3 次创建字符串：
```
str3 = "testabc"
```
第 3 次创建字符串对象时，程序又会根据字符串值 "testabc" 在哈希表中进行查找，结果找到了此字符串，于是将对应的 Value 值赋给变量 str3，不再创建新的字符串对象。由此可知，str1 和 str3 其实引用的是同一块内存。

听起来是不是很简单？实际上，所谓的字符串池，本质上就是一个哈希表。

每当你创建一个字符串对象时，它都会先查询这个哈希表，检查字符串的值是否已经存在。如果存在，它就直接分配内存地址给新字符串对象，这样就节省了大量的内存空间。

上面的例子都是字面量一次赋值的方式创建字符串对象的，那如果是动态生成的字符串，它们也会放到字符串池中统一维护吗？比如这样的代码：

str4 = str2 + "abc"

答案是不会。

因为 C# 的内部机制只会将字面量字符串（如 “test”）自动放入字符串池，而动态生成的字符串不会。

这里的 str4 是通过连接 str2（引用了池中的 "test"）和字面量 "def" 动态生成的，这个结果会创建一个新的字符串对象，并不会被自动添加到字符串池中。

也就是说，str4 将会是一个新的字符串实例，而且这个实例不会驻留在字符串池中，如果要将它放入字符串池中，需要手动调用 string.Intern(str4) 将其添加到字符串池里。

不过，有一种特殊情况例外，就是多个字面量字符串的拼接，比如：

str5 = "test" + "abc";

这种情况下，表达式是两个字符串字面量的连接，在编译时，C# 会将这个连接视为常量，因此 str5 的结果（"testabc"）在编译时会被计算并直接加入字符串池。如果 "testabc" 字符串已存在，那么 str5 将引用池中的现有字符串。

无论你是新手还是老手，了解字符串池机制的技术实现原理，对于你的日常开发工作，都有很多借鉴意义：

合理利用：

在适合的场景下使用字符串池，尤其是在频繁创建相同字符串的地方，可以有效节省内存资源。
资源管理：

了解字符串池机制原理，你可以更好地在程序中高效地管理资源，特别是在处理大量数据时。
内存使用意识：

在开发过程中可以参考字符串池机制的实现技术更好地管理内存，避免潜在的浪费。
性能优化：

掌握字符串池化的原理和实践，可以帮助你编写出更高效的代码，从而提升整体系统的性能。

也会让我们认识到，在实施任何优化之前，最好都进行性能测试，确保你的优化真的能够有效解决问题，而不是带来新的麻烦。