作者：SmlAnt

出處：http://www.survivalescaperooms.com/smlAnt

一、概述

String是我們平常用得最多的基元類型之一，雖然我們經常使用而且感到非常熟悉；但很多朋友只知道一個字符串的定義、使用或知道如何使用StringBuilder來達到高效構建字符串，但是有多少朋友有興趣去了解背后的一些“不為我們知道的秘密”？

二、為什么把String加入到基元類型中

在以前的面向過程語言中，并沒有String這個類型，定義一個字符串的方式則采用一個Char[]，雖然提供了對字符串的操作、比較等函數，但是還是不夠方便也不太符合面向對象做法，所以在面向對象語言中，string也加入了基元類型的隊列中；

三、String核心特征immutable（不可變）

代表一個不可變的順序字符集，也就是說一經創建，字符串編不能以任何方式進行修改；具有以下3個優點：

1.     允許在一個字符串上執行各種操作，而不實際地更改字符串；

2.     在操作或訪問一個字符串的時候不會發生線程同步的問題；

3.     基于性能的考慮，String類型與CLR緊密集成，CLR知道String類型中定義的字段如何布局，而且CLR會直接訪問，所以開發的時只好將String定義為密封類(Sealed);

四、被重寫的兩個方法GetHashCode與Equals

1.     GetHashCode方法進行了重寫，目的是為了滿足兩個字符串的判斷；

2.     Equals方法進行重寫，其中Equals方法最終還是調用了GetHashCode方法來進行判斷；

五、“==”、Equals、Compare，字符串判斷到底用哪個好點？

1.     String對“==”操作符進行重載，內部實現進行了空值判斷后，再調用Equals進行判斷（所以采用"=="操作符，不會拋出空指針異常）

2.     String的Equals方法，因為調用Equals方法的時候，直接通過返回HashCode進行比較，效率最高，有可能對象為空，有可能會拋空指針異常，所以用的時候需要留意；

3.     String的Compare方法：該方法是一個靜態方法，內部實現是首先判斷字符串的長度是否相等，如果長度不相等，直接返回結果，如果長度相等，則會采用逐個字符進行判斷，如果方法中的CultureInfo不為空，則判斷的過程中會逐個字符進行展開（這里涉及到語言的問題，如果采用德語會把"β"展開為"ss"，所以”strasse”跟”staβe”的判斷結果是相同的）； 

注：如果一般情況下，建議采用Equals進行判斷，效率最高，但如果無法確保方法Equals的調用者是否不為null，建議還是采用==或者 "XXXX".Equals(obj)，如果需要用到多語言（國際化）判斷的時候，可以考慮用Compare；

六、拘留池（Interning）

字符串操作（比如Compare）的做法是很多程序常見的操作，這樣的操作可能造成內存中復制同一個字符串的多個實例（算法內部操作導致），為了達到節省內存的效果，CLR采用了一種叫“字符串留用的技術”（String Interning），開辟了一塊名為“拘留池”的空間專門用于存放字符串，而拘留池在程序初始化的時候，會把元數據默認加載到“拘留池”中，而且不會受到垃圾回收器的影響，只有在程序被關閉的時候才會釋放“拘留池”中的資源；

七、存儲方式，大致分為以下3種：

1.     以常量的方式來定義很保存字符串，比如：var value = "abc";

2.     以對象的方式來保存到堆中：比如 var value = new string('a');

3.     以對象的方式構造然后存放到拘留池（其實常量的方式定義后，默認也會把字符串加入到駐留池中）； 

可以參考以下代碼和內存分配圖進行理解:

    //驗證字符串常量默認加載到元數據，默認會把元數據中的字符串加載到拘留池
var data = "abc";       //此聲明方式，會把該變量定義為字符串常量，然后存入元數據中
    var a = "a";            //同上
    var b = "b";            //同上
    var c = "c";            //同上
    var ab = a + b;         //根據線程棧上的a、b地址獲取到堆上的a、b實例，然后把兩個實例的結果進行運算后產生一個新對象,最后新對象地址賦給ab變量
    var abc = a + b + c;    //同上
    var abResult = string.IsInterned(ab);        //返回結果為null,也就是說沒有把字符串"ab"存入拘留池中;
    var abcResult = string.IsInterned(abc);     //返回結果為"abc",也就是說已經把字符串（這里是常量）"abc"存放到拘留池中;
    var empty = string.Empty;        //初始化的時候，從String類型對象中獲取靜態屬性Empty的數據；
    var strEmpty = "";               //產生一個值為空的String對象；

     注：默認是不從拘留池中加載，而是直接采用ldstr的特殊指令獲得字符串”abc”，但可以確認的是”元數據”跟“拘留池”中的字符串是用個對象； 

八、案例分析

  1. 以下代碼的HashCode是否相同，它們是否是同個對象；

      var A = "ab" + "c";
      var B = "abc";
 
  2. 以下代碼的HashCode是否相同，他們是否是同個對象：  
      var A = Console.ReadLine();   //輸入"abc"
      var B = Console.ReadLine();   //輸入"abc"
 
  3. 以下代碼的HashCode是否相同，他們是否是同個對象：
      var A = Console.ReadLine(); //輸入"abc"
      var B = Console.ReadLine(); //輸入"abc"
      var A = string.Intern(B);