【IT168 评论】无论你所使用的是哪种编程语言，我们都不得不承认这样一个共识：string是我们使用最为频繁的一种对象。但是string的常用性并不意味着它的简单性，而且我认为，正是由于string的频繁使用才会促使其设计人员在string的设计上花大量的功夫。所以正是这种你天天见面的string，蕴含了很多精妙的设计思想。
一个月以前我写了一篇讨论字符串的驻留(string interning)的文章，我今天将会以字符串的驻留为基础，进一步来讨论.NET中的string。string interning的基本前提是string的恒定性(immutability)，即string一旦被创建将不会改变。我们就先来谈谈string的恒定性。
一、 string是恒定的(immutable)
和其他类型比较，string最为显著的一个特点就是它具有恒定不变性：我们一旦创建了一个string，在managed heap 上为他分配了一块连续的内存空间，我们将不能以任何方式对这个string进行修改使之变长、变短、改变格式。所有对这个string进行各项操作(比如调用ToUpper获得大写格式的string)而返回的string，实际上另一个重新创建的string，其本身并不会产生任何变化。
String的恒定性具有很多的好处，它首先保证了对于一个既定string的任意操作不会造成对其的改变，同时还意味着我们不用考虑操作string时候出现的线程同步的问题。在string恒定的这些好处之中，我觉得最大的好处是：它成就了字符串的驻留。
CLR通过一个内部的interning table保证了CLR只维护具有不同字符序列的string，任何具有相同字符序列的string所引用的均为同一个string对象，同一段为该string配分的内存快。字符串的驻留极大地较低了程序执行对内存的占用。
对于string的恒定性和字符串的驻留，还有一点需要特别指出的是：string的恒定性不单单是针对某一个单独的AppDomain，而是针对一个进程的。
二、 String可以跨AppDomain共享的(cross-appDomain)
我们知道，在一个托管的环境下，Appdomain是托管程序运行的一个基本单元。AppDomain为托管程序提供了良好的隔离机制，保证在同一个进程中的不同的Appdomain不可以共享相同的内存空间。在一个Appdomain创建的对象不能被另一个Appdomain直接使用，对象在AppDomain之间传递需要有一个Marshaling的过程：对象需要通过by reference或者by value的方式从一个Appdomain传递到另一个Appdomain。具体内容可以参照我的另一篇文章：用Coding证明Appdomain的隔离性。
但是这里有一个特例，那就是string。Appdomain的隔离机制是为了防止一个Application的对内存空间的操作对另一个Application 内存空间的破坏。通过前面的介绍，我们已经知道了string是恒定不变的、是只读的。所以它根本不需要Appdomain的隔离机制。所以让一个恒定的、只读的string被同处于一个进程的各个Application共享是没有任何问题的。
String的这种跨AppDomain的恒定性成就了基于进程的字符串驻留：一个进程中各个Application使用的具有相同字符序列的string都是对同一段内存的引用。我们将在下面通过一个Sample来证明这一点。
三、 证明string垮AppDomain的恒定性
在写这篇文章的时候，我对如何证明string跨AppDomain的interning，想了好几天，直到我偶然地想到了为实现线程同步的lock机制。
我们知道在一个多线程的环境下，为了避免并发操作导致的数据的不一致性，我们需要对一个对象加锁来阻止该对象被另一个线程 操作。相反地，为了证明两个对象是否引用的同一个对象，我们只需要在两个线程中分别对他们加锁，如果程序执行的效果和对同一个对象加锁的情况完全一样的话，那么就可以证明这两个被加锁的对象是同一个对象。基于这样的原理我们来看看我们的Sample：
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
namespace Artech.ImmutableString
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
AppDomain appDomain1 = AppDomain.CreateDomain("Artech.AppDomain1");
AppDomain appDomain2 = AppDomain.CreateDomain("Artech.AppDomain2");
MarshalByRefType marshalByRefObj1 = appDomain1.CreateInstanceAndUnwrap("Artech.ImmutableString", "Artech.ImmutableString.MarshalByRefType") as MarshalByRefType;
MarshalByRefType marshalByRefObj2 = appDomain2.CreateInstanceAndUnwrap("Artech.ImmutableString", "Artech.ImmutableString.MarshalByRefType") as MarshalByRefType;
marshalByRefObj1.StringLockHelper = "Hello World";
marshalByRefObj2.StringLockHelper = "Hello World";
Thread thread1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Execute));
Thread thread2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Execute));
thread1.Start(marshalByRefObj1);
thread2.Start(marshalByRefObj2);
Console.Read();
}
static void Execute(object obj)
{
MarshalByRefType marshalByRefObj = obj as MarshalByRefType;
marshalByRefObj.ExecuteWithStringLocked();
}
}
class MarshalByRefType : MarshalByRefObject
{
Private Fields#region Private Fields
private string _stringLockHelper;
private object _objectLockHelper;
#endregion
Public Properties#region Public Properties
public string StringLockHelper
{
get { return _stringLockHelper; }
set { _stringLockHelper = value; }
}
public object ObjectLockHelper
{
get { return _objectLockHelper; }
set { _objectLockHelper = value; }
}
#endregion
Public Methods#region Public Methods
public void ExecuteWithStringLocked()
{
lock (this._stringLockHelper)
{
Console.WriteLine("The operation with a string locked is executed\n\tAppDomain:\t{0}\n\tTime:\t\t{1}",
AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName, DateTime.Now);
Thread.Sleep(10000);
}
}
public void ExecuteWithObjectLocked()
{
lock (this._objectLockHelper)
{
Console.WriteLine("The operation with a object locked is executed\n\tAppDomain:\t{0}\n\tTime:\t\t{1}",
AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName, DateTime.Now);
Thread.Sleep(10000);
}
}
#endregion
}
}
