在之前的文章中，我們介紹了 dotnet 在字符串拼接時可以使用的一些性能優化技巧。比如：

• 為StringBuilder設置 Buffer 初始大小

• 使用ValueStringBuilder等等 不過這些都多多少少有一些局限性，比如StringBuilder還是會存在new StringBuilder()這樣的對象分配（包括內部的 Buffer）。ValueStringBuilder無法用于async/await的上下文等等。都不夠的靈活。

那么有沒有一種方式既能像StringBuilder那樣用于async/await的上下文中，又能減少內存分配呢？

其實這可以用到存在很久的一個 Tips，那就是想辦法復用StringBuilder。目前來說復用StringBuilder推薦兩種方式：

• 使用 ObjectPool 來創建StringBuilder的對象池

• 如果不想單獨創建一個對象池，那么可以使用StringBuilderCache

使用 ObjectPool 復用

這種方式估計很多小伙伴都比較熟悉，在.NET Core 的時代，微軟提供了非常方便的對象池類ObjectPool，因為它是一個泛型類，可以對任何類型進行池化。使用方式也非常的簡單，只需要在引入如下 nuget 包：

dotnet?add?package?Microsoft.Extensions.ObjectPool

Nuget 包中提供了默認的StringBuilder池化策略StringBuilderPooledObjectPolicy和CreateStringBuilderPool()方法，我們可以直接使用它來創建一個 ObjectPool：

var?provider?=?new?DefaultObjectPoolProvider();
//?配置池中StringBuilder初始容量為256
//?最大容量為8192，如果超過8192則不返回池中，讓GC回收
var?pool?=?provider.CreateStringBuilderPool(256,?8192);var?builder?=?pool.Get();
try
{for?(int?i?=?0;?i?<?100;?i++){builder.Append(i);}builder.ToString().Dump();
}
finally
{//?將builder歸還到池中pool.Return(builder);
}

運行結果如下圖所示：

當然，我們在 ASP.NET Core 等環境中可以結合微軟的依賴注入框架使用它，為你的項目添加如下 NuGet 包：

dotnet?add?package?Microsoft.Extensions.DependencyInjection

然后就可以寫下面這樣的代碼，從容器中獲取ObjectPoolProvider達到同樣的效果：

var?objectPool?=?new?ServiceCollection().AddSingleton<ObjectPoolProvider,?DefaultObjectPoolProvider>().BuildServiceProvider().GetRequiredService<ObjectPoolProvider>().CreateStringBuilderPool(256,?8192);var?builder?=?objectPool.Get();
try
{for?(int?i?=?0;?i?<?100;?i++){builder.Append(i);}builder.ToString().Dump();
}
finally
{objectPool.Return(builder);
}

更加詳細的內容可以閱讀蔣老師關于ObjectPool的系列文章^[1]。

使用 StringBuilderCache

另外一個方案就是在.NET 中存在很久的類，如果大家翻閱過.NET 的一些代碼，在有字符串拼接的場景可以經常見到它的身影。但是它和ValueStringBuilder一樣不是公開可用的，這個類叫StringBuilderCache。下方所示就是它的源碼，源碼鏈接點擊這里^[2]：

namespace?System.Text
{///?<summary>為每個線程提供一個緩存的可復用的StringBuilder的實例</summary>internal?static?class?StringBuilderCache{//?這個值360是在與性能專家的討論中選擇的，是在每個線程使用盡可能少的內存和仍然覆蓋VS設計者啟動路徑上的大部分短暫的StringBuilder創建之間的折衷。internal?const?int?MaxBuilderSize?=?360;private?const?int?DefaultCapacity?=?16;?//?==?StringBuilder.DefaultCapacity[ThreadStatic]private?static?StringBuilder??t_cachedInstance;//?<summary>獲得一個指定容量的StringBuilder.</summary>。//?<remarks>如果一個適當大小的StringBuilder被緩存了，它將被返回并清空緩存。public?static?StringBuilder?Acquire(int?capacity?=?DefaultCapacity){if?(capacity?<=?MaxBuilderSize){StringBuilder??sb?=?t_cachedInstance;if?(sb?!=?null){//?當請求的大小大于當前容量時，//?通過獲取一個新的StringBuilder來避免Stringbuilder塊的碎片化if?(capacity?<=?sb.Capacity){t_cachedInstance?=?null;sb.Clear();return?sb;}}}return?new?StringBuilder(capacity);}///?<summary>如果指定的StringBuilder不是太大，就把它放在緩存中</summary>public?static?void?Release(StringBuilder?sb){if?(sb.Capacity?<=?MaxBuilderSize){t_cachedInstance?=?sb;}}///?<summary>ToString()的字符串生成器，將其釋放到緩存中，并返回生成的字符串。</summary>public?static?string?GetStringAndRelease(StringBuilder?sb){string?result?=?sb.ToString();Release(sb);return?result;}}
}

這里我們又復習了ThreadStatic特性，用于存儲線程唯一的對象。大家看到這個設計就知道，它是存在于每個線程的StringBuilder緩存，意味著只要是一個線程中需要使用的代碼都可以復用它，不過它的是復用小于 360 個字符StringBuilder，這個能滿足絕大多數場景的使用，當然大家也可以根據自己項目實際情況，調整它的大小。

要使用的話，很簡單，我們只需要把這個類拷貝出來，變成一個公共的類，然后使用相同的測試代碼即可。

跑分及總結

按照慣例，跑個分看看，這里模擬的是小字符串拼接場景：

using?System.Text;
using?BenchmarkDotNet.Attributes;
using?BenchmarkDotNet.Order;
using?BenchmarkDotNet.Running;
using?Microsoft.Extensions.ObjectPool;BenchmarkRunner.Run<Bench>();[MemoryDiagnoser]
[HtmlExporter]
[Orderer(SummaryOrderPolicy.FastestToSlowest)]
public?class?Bench
{private?readonly?int[]?_arr?=?Enumerable.Range(0,50).ToArray();[Benchmark(Baseline?=?true)]public?string?UseStringBuilder(){return?RunBench(new?StringBuilder(16));}[Benchmark]public?string?UseStringBuilderCache(){var?builder?=?StringBuilderCache.Acquire(16);try{return?RunBench(builder);}finally{StringBuilderCache.Release(builder);}}private?readonly?ObjectPool<StringBuilder>?_pool?=?new?DefaultObjectPoolProvider().CreateStringBuilderPool(16,?256);[Benchmark]public?string?UseStringBuilderPool(){var?builder?=?_pool.Get();try{return?RunBench(builder);}finally{_pool.Return(builder);}}public?string?RunBench(StringBuilder?buider){for?(int?i?=?0;?i?<?_arr.Length;?i++){buider.Append(i);}return?buider.ToString();}
}

結果如下所示，和我們想象中的差不多。

根據實際的高性能編程來說：

• 代碼中沒有async/await最佳是使用ValueStringBuilder，前面文章也說明了這一點

• 代碼中盡量復用StringBuilder，不要每次都new()創建它

• 在方便依賴注入的場景，可以多使用StringBuilderPool這個池化類

• 在不方便依賴注入的場景，使用StringBuilderCache會更加方便

另外StringBuilderCache的MaxBuilderSize和StringBuilderPool的MaxSize都快可以根據項目類型和使用調整，像我們實際中一般都會調整到 256KB 甚至更大。

附錄

本文源碼鏈接：

https://github.com/InCerryGit/RecycleableStringBuilderExample

參考資料

[1]

系列文章: https://www.cnblogs.com/artech/p/object-pool-01.html

[2]

源碼鏈接點擊這里: https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/Common/src/System/Text/StringBuilderCache.cs