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C# 性能好奇心

coder 2024-05-19 原文

对下面的程序真的很好奇(是的，在没有附加调试器的情况下以 Release模式运行)，第一个循环为数组的每个元素分配一个新对象，运行大约需要一秒钟。

所以我想知道哪个部分花费的时间最多——对象创建或分配。所以我创建了第二个循环来测试创建对象所需的时间，第三个循环来测试分配时间，两者都在几毫秒内运行。怎么回事？

static class Program
{
    const int Count = 10000000;

    static void Main()
    {
        var objects = new object[Count];
        var sw = new Stopwatch();
        sw.Restart();
        for (var i = 0; i < Count; i++)
        {
            objects[i] = new object();
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds); // ~800 ms
        sw.Restart();
        object o = null;
        for (var i = 0; i < Count; i++)
        {
            o = new object();
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds); // ~ 40 ms
        sw.Restart();
        for (var i = 0; i < Count; i++)
        {
            objects[i] = o;
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds); // ~ 50 ms
    }
}

最佳答案

当创建一个占用少于 85,000 字节 RAM 且不是 double 数组的对象时，它被放置在称为零代堆的内存区域中。每当 Gen0 堆增长到一定大小时，Gen0 堆中系统可以找到事件引用的每个对象都会被复制到 Gen1 堆；然后 Gen0 堆被批量删除，因此它有空间容纳更多新对象。如果 Gen1 堆达到一定大小，那里存在引用的所有内容都将被复制到 Gen2 堆，于是 Gen0 堆可以被批量删除。

如果创建了许多对象并立即放弃，Gen0 堆将反复填满，但只有极少数的对象需要从 Gen0 堆复制到 Gen1 堆。因此，Gen1 堆将被非常缓慢地填充，如果有的话。相比之下，如果 Gen0 堆中的大部分对象在 Gen0 堆变满时仍被引用，则系统将不得不将这些对象复制到 Gen1 堆中。这将迫使系统花时间复制这些对象，也可能 Gen1 堆填满，以至于必须扫描事件对象，并且必须将那里的所有事件对象再次复制到 Gen2 堆.所有这些都需要更多时间。

另一个在您的第一个测试中减慢速度的问题是，当尝试识别所有事件的 Gen0 对象时，系统可以忽略任何 Gen1 或 Gen2 对象，前提是它们自上次 Gen0 收集后未被触及。在第一个循环中，objects 数组会不断被触及；因此，每个 Gen0 集合都必须花时间处理它。在第二个循环中，它根本没有被触及，所以即使会有同样多的 Gen0 收集，它们也不会花费那么长的时间来执行。在第三个循环中，数组将不断被触及，但不会创建新的堆对象，因此不需要垃圾收集周期，也不需要花费多长时间。

如果你要添加第四个循环，它在每次通过时创建和放弃一个对象，但它还在一个数组槽中存储一个对预先存在的对象的引用，我预计它会花费比合并时间更长的时间第二个和第三个循环，即使它会执行相同的操作。也许没有第一次循环那么多时间，因为很少有新创建的对象需要从 Gen0 堆中复制出来，但比第二次循环时间长，因为需要额外的工作来确定哪些对象仍然存在。如果您想进一步探索，使用嵌套循环进行第五次测试可能会很有趣:

for (int ii=0; ii<1024; ii++)
  for (int i=ii; i<Count; i+=1024)
     ..

我不知道确切的细节，但 .NET 试图通过将它们分割为 block 来避免必须扫描整个大数组，其中只有一小部分被触及。如果大数组的一个 block 被触及，则必须扫描该 block 内的所有引用，但存储在自上次 Gen0 收集以来未被触及的 block 中的引用可能会被忽略。如上所示打破循环可能会导致 .NET 最终触及 Gen0 集合之间数组中的大部分块，很可能产生比第一个循环更慢的时间。

关于C# 性能好奇心，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/18165019/

C#性能GenGen0触及performance

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