在Web开发中，我们常常会遇到需要管理来自各种来源（例如HTTP标头、查询字符串、设置值等）的字符串集合的情况。妥善管理这些字符串集合不仅可以减少出现漏洞的几率，还能提升应用程序的性能。ASP.NET Core提供了一种特殊的只读结构体——StringValues，它旨在高效地处理多个字符串值，使用单个内部对象来表示空值、单个字符串或多个字符串。让我们深入了解一下StringValues。
提示：以下文章以管理HTTP标头字符串集合为例，但来自其他来源的集合与之类似。
传统方法 在管理字符串集合时，我们可能会想到使用数组来为每个标头键存储多个值。这种方法看似简单易懂，代码也很直观，但它会带来性能问题以及字符串管理方面的复杂性。当我们使用数组来存储标头值时，会遇到内存分配增加的问题。即便只是存储单个值（其实没必要使用数组来存），也必须分配一个数组，这就导致了内存浪费。在高流量的Web应用程序中，这可能会引发严重的性能问题。
让我们来看一个示例。在程序中，我们添加一个HeaderManager类来存储HTTP标头。代码如下：
public class HeaderManager
{
private readonly Dictionary<string, string[]> _headers = new();
public void AddHeader(string key, params string[] values)
{
if (_headers.TryGetValue(key, out var existingValues))
{
var newValues = new string[existingValues.Length + values.Length];
existingValues.CopyTo(newValues, 0);
values.CopyTo(newValues, existingValues.Length);
_headers[key] = newValues;
}
else
{
_headers[key] = values;
}
}
}
在上述代码中，我们声明了一个类型为Dictionary<string, string[]>的私有字段_headers。AddHeader方法接受一个字符串键和一个可变长度的字符串值数组（使用params关键字）。然后，我们使用TryGetValue方法来检查字典中是否包含指定的键。如果键存在，就会创建一个新数组，将现有值和新值合并，并用合并后的数组更新字典。
传统方法使用Dictionary<string, string[]>来存储标头值。添加新值时，会分配一个新数组，复制现有值，然后追加新值。虽然这种方法简单，但由于频繁调整数组大小以及内存分配增加，会导致性能问题。
使用NameValueCollection NameValueCollection允许我们在单个键下存储多个值。让我们修改一下之前的代码：
public class HeaderManager
{
private readonly NameValueCollection _headers = new();
public void AddHeader(string key, params string[] values)
{
foreach (var value in values)
{
_headers.Add(key, value);
}
}
}
在这段代码中，我们声明了一个类型为NameValueCollection的字段_headers。在AddHeader方法中，我们遍历数组，并将值添加到指定键下的集合中。NameValueCollection简化了标头管理，但由于它内部使用数组，所以也需要额外的内存分配。
使用StringValues ASP.NET Core中的许多核心组件和中间件都使用
StringValues来管理字符串集合。StringValues是一个结构体（值类型），由于值类型存储在栈上，它们的分配和释放比堆分配的对象更快，从而减少了内存分配以及垃圾回收的开销。StringValues对象可以存储空值、单个字符串或字符串数组。通过使用单个对象来存储值，有助于减少内存分配并提升应用程序性能。让我们来探究一下如何使用它。
3.1 安装 要使用StringValues，需要安装Microsoft.Extensions.Primitives包。运行以下命令：
dotnet add package Microsoft.Extensions.Primitives
3.2 使用方法
使用单个字符串初始化
StringValues：
StringValues singleValue = new StringValues("value1");
在这个示例中，我们使用构造函数用单个字符串初始化一个StringValues对象。这个构造函数能高效地存储单个字符串，而无需分配数组。
使用字符串数组初始化
StringValues：
StringValues multipleValues = new StringValues(new[] { "value1", "value2" });
这里，我们使用数组构造函数用一个字符串数组来初始化一个StringValues对象。在处理字符串集合时，这个构造函数很有用。
使用空值或
null值初始化StringValues：
StringValues emptyValue = new StringValues();
StringValues nullValue = new StringValues((string)null);
在这种情况下，我们使用空值和null值构造函数。这些构造函数能处理没有提供值的情况，并确保StringValues可以管理空值或null输入。
3.3 隐式转换和逗号分隔的字符串表示形式 StringValues支持从单个字符串或字符串数组进行隐式转换，这使得初始化更加容易。当StringValues包含多个字符串时，它可以将这些字符串表示为单个逗号分隔的字符串。以下是示例：
StringValues implicitSingle = "value1";
Console.WriteLine($"隐式转换单个字符串: {implicitSingle}");
StringValues implicitMultiple = new[] { "value1", "value2" };
Console.WriteLine($"隐式转换多个字符串: {implicitMultiple}");
StringValues values = new StringValues(new[] { "value1", "value2" });
Console.WriteLine($"逗号分隔的值: {values}");
输出结果将是：
隐式转换单个字符串: value1
隐式转换多个字符串: value1,value2
逗号分隔的值: value1,value2
在上述代码中，当单个字符串隐式转换为StringValues时，它会显示为该字符串本身，而当字符串数组进行转换时，会显示为逗号分隔的列表。
3.4 使用StringValues 我们修改原来的HeaderManager类，使其使用StringValues来管理字符串集合：
public class HeaderManager
{
private readonly Dictionary<string, StringValues> _headers = new();
public void AddHeader(string key, params string[] values)
{
if (_headers.TryGetValue(key, out var existingValues))
{
_headers[key] = StringValues.Concat(existingValues, new StringValues(values));
}
else
{
_headers[key] = new StringValues(values);
}
}
}
在这段代码中，我们声明了一个类型为Dictionary<string, StringValues>的字段_headers。然后，我们使用TryGetValue来检查键是否存在。如果存在，我们使用StringValues.Concat将新值连接到现有的StringValues对象上；否则，我们创建一个新实例并将其添加到字典中。
在Web开发中，管理来自不同来源（如HTTP标头、查询字符串、设置值等）的字符串集合至关重要。像使用数组或NameValueCollection来管理这些字符串的传统方法存在性能和内存管理方面的问题。数组的频繁调整大小会导致不必要的内存分配，并影响性能。
ASP.NET Core提供的StringValues结构体是一种更高效的解决方案。StringValues是一种只读值类型，它可以处理单个字符串、字符串数组以及空值。通过减少内存分配和垃圾回收需求，它提升了应用程序的性能。与传统方法相比，StringValues能高效地处理字符串集合，并防止内存浪费。
使用StringValues可以显著优化字符串集合管理，特别是在高流量的Web应用程序中，其优势会更加明显。
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