一：背景

1. 講故事

在我們的一個(gè)全內(nèi)存項(xiàng)目中，需要將一家大品牌店鋪小千萬(wàn)的trade灌入到內(nèi)存中，大家知道trade中一般會(huì)有訂單來(lái)源,省市區(qū)?，當(dāng)把這些字段灌進(jìn)去后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他們特別侵蝕內(nèi)存，因?yàn)槎际亲址愋?#xff0c;不知道大家對(duì)內(nèi)存侵蝕性是不是很清楚，我就問(wèn)一個(gè)問(wèn)題。

Answer: 一個(gè)空字符串占用多大內(nèi)存？你知道嗎？

思考之后，下面我們就一起驗(yàn)證下，使用windbg去托管堆一查究竟，代碼如下：

static void Main(string[] args){string s = string.Empty;Console.ReadLine();}0:000> !clrstack -l OS Thread Id: 0x308c (0)Child SP IP Call Site ConsoleApp6.Program.Main(System.String[]) [C:\dream\Csharp\ConsoleApp1\ConsoleApp6\Program.cs @ 19]LOCALS:0x00000087391febd8 = 0x000002605da91420 0:000> !DumpObj /d 000002605da91420 Name: System.String String: Fields:MT Field Offset Type VT Attr Value Name 00007ff9eb2b85a0 4000281 8 System.Int32 1 instance 0 m_stringLength 00007ff9eb2b6838 4000282 c System.Char 1 instance 0 m_firstChar 00007ff9eb2b59c0 4000286 d8 System.String 0 shared static Empty>> Domain:Value 000002605beb2230:NotInit << 0:000> !objsize 000002605da91420 sizeof(000002605da91420) = 32 (0x20) bytes (System.String)

從圖中你可以看到，僅僅一個(gè)空字符串就要占用 32byte，如果500w個(gè)空字符串就是：?32byte x 500w = 152M，是不是不算不知道，一算嚇一跳。。。這還僅僅是一個(gè)什么都沒(méi)有的空字符串哦。

2. 回歸到Trade

問(wèn)題也已經(jīng)擺出來(lái)了，接下來(lái)回歸到Trade中，為了方便演示，先模擬以文件的形式從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取20w的trade。

class Program{static void Main(string[] args){var trades = Enumerable.Range(0, 20 * 10000).Select(m => new Trade(){TradeID = m,TradeFrom = File.ReadLines(Environment.CurrentDirectory + "//orderfrom.txt").ElementAt(m % 4)}).ToList();GC.Collect(); //方便測(cè)試，把臨時(shí)變量清掉Console.WriteLine("執(zhí)行成功");Console.ReadLine();}}class Trade{public int TradeID { get; set; }public string TradeFrom { get; set; }}

然后用windbg去跑一下托管堆，再量一下trades的大小。

0:000> !dumpheap -stat Statistics:MT Count TotalSize Class Name 00007ff9eb2b59c0 200200 7010246 System.String0:000> !objsize 0x000001a5860629a8 sizeof(000001a5860629a8) = 16097216 (0xf59fc0) bytes (System.Collections.Generic.List`1[[ConsoleApp6.Trade, ConsoleApp6]])

從上面輸出中可以看到托管堆有200200 = 20w(程序分配)+ 200(系統(tǒng)分配)個(gè)，然后再看size：?16097216/1024/1024= 15.35M，這就是展示的所有原始情況。

二：壓縮技巧分析

1. 使用字典化處理

其實(shí)在托管堆上有20w個(gè)字符串，但你仔細(xì)觀察一下會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)就是4種狀態(tài)的重復(fù)顯示，要么一淘，要么淘寶。。。這就給了我優(yōu)化機(jī)會(huì)，何不在獲取數(shù)據(jù)的時(shí)候構(gòu)建好OrderFrom的字典，然后在trade中附增一個(gè)TradeFromID記錄字典中的映射值，因?yàn)樘卣髦瞪?#xff0c;用byte就可以了，有了這個(gè)思想，可以把代碼修改如下：

class Program{public static Dictionary<int, string> orderfromDict = new Dictionary<int, string>();static void Main(string[] args){var trades = Enumerable.Range(0, 20 * 10000).Select(m =>{var tradefrom = File.ReadLines(Environment.CurrentDirectory + "//orderfrom.txt").ElementAt(m % 4);var kv = orderfromDict.FirstOrDefault(k => k.Value == tradefrom);if (kv.Key == 0){orderfromDict.Add(orderfromDict.Count + 1, tradefrom);}var trade = new Trade() { TradeID = m, TradeFromID = (byte)kv.Key };return trade;}).ToList();GC.Collect(); //方便測(cè)試，把臨時(shí)變量清掉Console.WriteLine("執(zhí)行成功");Console.ReadLine();}}class Trade{public int TradeID { get; set; }public byte TradeFromID { get; set; }public string TradeFrom{get{return Program.orderfromDict[TradeFromID];}}}

代碼還是很簡(jiǎn)單的，接下來(lái)用windbg看一下空間到底壓縮了多少?

0:000> !dumpheap -stat Statistics:MT Count TotalSize Class Name 00007ff9eb2b59c0 204 10386 System.String0:000> !clrstack -l OS Thread Id: 0x2ce4 (0)Child SP IP Call Site ConsoleApp6.Program.Main(System.String[]) [C:\dream\Csharp\ConsoleApp1\ConsoleApp6\Program.cs @ 42]LOCALS:0x0000006f4d9ff078 = 0x0000016fdcf82ab80000006f4d9ff288 00007ff9ecd96c93 [GCFrame: 0000006f4d9ff288] 0:000> !objsize 0x0000016fdcf82ab8 sizeof(0000016fdcf82ab8) = 6897216 (0x693e40) bytes (System.Collections.Generic.List`1[[ConsoleApp6.Trade, ConsoleApp6]])

從上面的輸出中可以看到，托管堆上string現(xiàn)在是：204 = 4（程序分配） + 200（系統(tǒng)分配）個(gè)，這4個(gè)就是字典中的4個(gè)哦，空間的話：6897216 /1024/1024= 6.57M，對(duì)應(yīng)之前的?15.35M優(yōu)化了將近60%。

雖然優(yōu)化了60%，但這種優(yōu)化是破壞性的優(yōu)化，需要修改我的Trade結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要定義個(gè)Dictionary，而且還有不小幅度的修改業(yè)務(wù)邏輯，大家都知道線上的代碼是能不改則不改，不改肯定沒(méi)錯(cuò)，改出問(wèn)題肯定是你兜著走，是吧，那問(wèn)題就來(lái)了，如何最小化的修改而且還能壓縮空間，有這樣兩全其美的事情嗎？？？

2. 利用字符串駐留池

貌似一說(shuō)出來(lái)，大家都如夢(mèng)初醒，駐留池的出現(xiàn)就是為了解決這個(gè)問(wèn)題，CLR會(huì)在內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)我剛才定義的字典機(jī)制，重復(fù)的字符串就不需要在堆上再次分配，直接存它的引用地址即可，如果你不清楚駐留池，建議看一下我這篇：https://www.cnblogs.com/huangxincheng/p/12799736.html

接下來(lái)只需要在tradefrom 字段包一層?string.Intern?即可，改動(dòng)不要太小，代碼如下：

static void Main(string[] args){var trades = Enumerable.Range(0, 20 * 10000).Select(m => new Trade(){TradeID = m,TradeFrom = string.Intern(File.ReadLines(Environment.CurrentDirectory + "//orderfrom.txt").ElementAt(m % 4)), //包一層 string.Intern}).ToList();GC.Collect(); //方便測(cè)試，把臨時(shí)變量清掉Console.WriteLine("執(zhí)行成功");Console.ReadLine();}

然后用windbg抓一下托管堆。

0:000> !dumpheap -stat Statistics:MT Count TotalSize Class Name 00007ff9eb2b59c0 204 10386 System.String0:000> !clrstack -l OS Thread Id: 0x13f0 (0)Child SP IP Call SiteConsoleApp6.Program.Main(System.String[]) [C:\dream\Csharp\ConsoleApp1\ConsoleApp6\Program.cs @ 27]LOCALS:0x0000005e4d3ff0a8 = 0x000001f8a15129a80000005e4d3ff2b8 00007ff9ecd96c93 [GCFrame: 0000005e4d3ff2b8] 0:000> !objsize 0x000001f8a15129a8 sizeof(000001f8a15129a8) = 8497368 (0x81a8d8) bytes (System.Collections.Generic.List`1[[ConsoleApp6.Trade, ConsoleApp6]])

觀察后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用了駐留池之后空間為：?8497368 /1024/1024 =8.1M，你可能有疑問(wèn)，為什么和字典化相比內(nèi)存要大24%呢？仔細(xì)觀察你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用駐留池后，List<Trade>?中的TradeFrom存的是string在堆中的內(nèi)存地址，在x64機(jī)器上要占用8個(gè)字節(jié)，而字典化方式內(nèi)存堆上Trade是不分配TradeFrom，而是用了一個(gè)byte來(lái)替代，總體來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)trade省了7byte的空間，然后用windbg看一下。

0:000> !da -length 1 -details 000001f8b16f9b68 Name: ConsoleApp6.Trade[] Size: 2097176(0x200018) bytes Array: Rank 1, Number of elements 262144, Type CLASSFields:MT Field Offset Type VT Attr Value Name00007ff9eb2b85a0 4000001 10 System.Int32 1 instance 0 <TradeID>k__BackingField00007ff9eb2b59c0 4000002 8 System.String 0 instance 000001f8a1516030 <TradeFrom>k__BackingField0:000> !DumpObj /d 000001f8a1516030 Name: System.String String: WAP

可以看到,?000001f8a1516030?就是 堆上?string=Wap的引用地址，這個(gè)地址占用了8byte空間。

再回頭dump一下使用字典化方式的Trade,可以看到它是沒(méi)有?<TradeFrom>k__BackingField?字段的。

0:000> !da -length 1 -details 000001ed52759ac0 Name: ConsoleApp6.Trade[] Size: 262168(0x40018) bytes Array: Rank 1, Number of elements 32768, Type CLASSFields:MT Field Offset Type VT Attr Value Name00007ff9eb2b85a0 4000002 8 System.Int32 1 instance 0 <TradeID>k__BackingField00007ff9eb2b7d20 4000003 c System.Byte 1 instance 0 <TradeFromID>k__BackingField

三：總結(jié)

大家可以根據(jù)自己的情況使用，使用駐留池方式是改變最小的，簡(jiǎn)單粗暴，自己構(gòu)建字典化雖然最省內(nèi)存，但需要修正業(yè)務(wù)邏輯，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)哦。。。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的字符串太占内存了，我想了各种奇思淫巧对它进行压缩的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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