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：

 System;

 System.Collections.Generic;

 System.Text;

 System.Threading;

 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
    }
}

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