.NET 6 數(shù)組拷貝性能對(duì)比
前言
本文來對(duì)比多個(gè)不同的方法進(jìn)行數(shù)組拷貝，和測(cè)試其性能
測(cè)試性能必須采用基準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)）性能測(cè)試方法，否則測(cè)試結(jié)果不可信。在 dotnet 里面，可以采用 BenchmarkDotNet 進(jìn)行性能測(cè)試。詳細(xì)請(qǐng)看C# 標(biāo)準(zhǔn)性能測(cè)試
拷貝某個(gè)數(shù)組的從某個(gè)起始點(diǎn)加上某個(gè)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)到另一個(gè)數(shù)組里面，可選方法有很多，本文僅列舉出使用 for 循環(huán)拷貝，和使用 Array.Copy 方法和用 Span 方法進(jìn)行拷貝進(jìn)行對(duì)比
假定有需要被拷貝的數(shù)組是 TestData 其定義如下
static Program()
{
TestData = new int[1000];
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
TestData[i] = i;
}
}
private static readonly int[] TestData;
使用 for 循環(huán)拷貝的方法如下
public object CopyByFor(int start, int length)
{
var rawPacketData = TestData;
var data = new int[length];
for (int localIndex = 0, rawArrayIndex = start; localIndex < data.Length; localIndex++, rawArrayIndex++)
{
data[localIndex] = rawPacketData[rawArrayIndex];
}
return data;
}
以上代碼返回 data 作為 object 僅僅只是為了做性能測(cè)試，避免被 dotnet 優(yōu)化掉
另一個(gè)拷貝數(shù)組是采用 Array.Copy 拷貝，邏輯如下
public object CopyByArray(int start, int length)
{
var rawPacketData = TestData;
var data = new int[length];
Array.Copy(rawPacketData,start,data,0, length);
return data;
}
采用新的 dotnet 提供的 Span 進(jìn)行拷貝，代碼如下
public object CopyBySpan(int start, int length)
{
var rawPacketData = TestData;
var rawArrayStartIndex = start;
var data = rawPacketData.AsSpan(rawArrayStartIndex, length).ToArray();
return data;
}
接著加上一些性能調(diào)試輔助邏輯
[Benchmark]
[ArgumentsSource(nameof(ProvideArguments))]
public object CopyByFor(int start, int length)
{
var rawPacketData = TestData;
var data = new int[length];
for (int localIndex = 0, rawArrayIndex = start; localIndex < data.Length; localIndex++, rawArrayIndex++)
{
data[localIndex] = rawPacketData[rawArrayIndex];
}
return data;
}
[Benchmark]
[ArgumentsSource(nameof(ProvideArguments))]
public object CopyByArray(int start, int length)
{
var rawPacketData = TestData;
var data = new int[length];
Array.Copy(rawPacketData,start,data,0, length);
return data;
}
public IEnumerable<object[]> ProvideArguments()
{
foreach (var start in new[] { 0, 10, 100 })
{
foreach (var length in new[] { 10, 20, 100 })
{
yield return new object[] { start, length };
}
}
}
在我的設(shè)備上的測(cè)試效果如下
BenchmarkDotNet=v0.13.1, OS=Windows 10.0.19042.1200 (20H2/October2020Update)
Intel Core i7-9700K CPU 3.60GHz (Coffee Lake), 1 CPU, 8 logical and 8 physical cores
.NET SDK=6.0.100-preview.7.21379.14
[Host] : .NET 6.0.0 (6.0.21.37719), X64 RyuJIT
DefaultJob : .NET 6.0.0 (6.0.21.37719), X64 RyuJIT
可以看到，在對(duì)比使用 for 循環(huán)拷貝和使用 Array.Copy 拷貝中，使用 Array.Copy 拷貝的性能更好，在拷貝的數(shù)組長(zhǎng)度越長(zhǎng)的時(shí)候，使用 Array.Copy 拷貝性能優(yōu)勢(shì)就更好
接下來再加上 Span 的性能比較，如下面代碼
[Benchmark]
[ArgumentsSource(nameof(ProvideArguments))]
public object CopyBySpan(int start, int length)
{
var rawPacketData = TestData;
var rawArrayStartIndex = start;
var data = rawPacketData.AsSpan(rawArrayStartIndex, length).ToArray();
return data;
}
性能對(duì)比測(cè)試如下
可以看到 Span 的性能比 Array.Copy 拷貝性能更強(qiáng)
在 Span 里面，轉(zhuǎn)換為數(shù)組的邏輯如下
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
public T[] ToArray()
{
if (_length == 0)
return Array.Empty<t>();
var destination = new T[_length];
Buffer.Memmove(ref MemoryMarshal.GetArrayDataReference(destination), ref _pointer.Value, (nuint)_length);
return destination;
}
這里使用到的 Buffer 的有黑科技的 Memmove 方法，此方法的實(shí)現(xiàn)如下
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
internal static void Memmove<t>(ref T destination, ref T source, nuint elementCount)
{
if (!RuntimeHelpers.IsReferenceOrContainsReferences<t>())
{
// Blittable memmove
Memmove(
ref Unsafe.As<t, byte="">(ref destination),
ref Unsafe.As<t, byte="">(ref source),
elementCount * (nuint)Unsafe.SizeOf<t>());
}
else
{
// Non-blittable memmove
BulkMoveWithWriteBarrier(
ref Unsafe.As<t, byte="">(ref destination),
ref Unsafe.As<t, byte="">(ref source),
elementCount * (nuint)Unsafe.SizeOf<t>());
}
}
以上性能測(cè)試使用的是 int 數(shù)組，剛好能進(jìn)入 Memmove 的分支，而不是 BulkMoveWithWriteBarrier 這個(gè)分支。在里層的 Memmove 方法里面用到了很多黑科技，本文只是用來對(duì)比多個(gè)方法拷貝數(shù)組的性能，黑科技部分就需要大家自己去閱讀 dotnet 的源代碼啦
另外，如果需要做完全的數(shù)組的拷貝，數(shù)組里面存放的是值類型對(duì)象，如 int 類型，那么拷貝整個(gè)數(shù)組還有另一個(gè)可選項(xiàng)是通過 Clone 方法進(jìn)行拷貝，代碼如下
public object CopyByClone()
{
var data = (int[]) TestData.Clone();
return data;
}
使用 Clone 的方法的行為是返回?cái)?shù)組的淺表拷貝，也就是說數(shù)組里面的元素沒有做深拷貝，只是拷貝數(shù)組本身而已。對(duì)于值類型來說，就沒有啥問題了
稍微更改一下性能測(cè)試，更改的代碼如下
[MemoryDiagnoser]
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
BenchmarkRunner.Run<program>();
}
static Program()
{
TestData = new int[1000];
for (int i = 0; i < 1000; i++)
{
TestData[i] = i;
}
}
[Benchmark]
public object CopyByFor()
{
var rawPacketData = TestData;
var length = TestData.Length;
var data = new int[length];
for (int localIndex = 0, rawArrayIndex = 0; localIndex < data.Length; localIndex++, rawArrayIndex++)
{
data[localIndex] = rawPacketData[rawArrayIndex];
}
return data;
}
[Benchmark]
public object CopyByArray()
{
var length = TestData.Length;
var start = 0;
var rawPacketData = TestData;
var data = new int[length];
Array.Copy(rawPacketData,start,data,0, length);
return data;
}
[Benchmark]
public object CopyByClone()
{
var data = (int[]) TestData.Clone();
return data;
}
private static readonly int[] TestData;
}
通過下圖可以了解到采用 Clone 方法和采用 Array.Copy 方法的性能差不多，但 Clone 稍微快一點(diǎn)
以上是給 WPF 框架做性能優(yōu)化時(shí)測(cè)試。
轉(zhuǎn)自：lindexi
鏈接：cnblogs.com/lindexi/p/15216115.html