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C#程序員應該養(yǎng)成的程序性能優(yōu)化寫法

 更新時間：2017年08月14日 23:15:14   投稿：mdxy-dxy  
工作和生活中經(jīng)?？梢钥吹揭恍┏绦蛟?寫代碼的時候只關注代碼的邏輯性,而不考慮運行效率，其實這對大多數(shù)程序猿來說都是沒有問題的，不過作為一只有理想的CodeMonkey,我還是希望給大家分享一些性能優(yōu)化心得

曾經(jīng)在網(wǎng)上聽過這樣一句話

程序的可讀性和性能是成反比的

我非常贊同這句話,所以對于那些極度影響閱讀的性能優(yōu)化我就不在這里贅述了

今天主要說的就是一些舉手之勞即可完成的性能優(yōu)化

減少重復代碼

這是最基本的優(yōu)化方案,盡可能減少那些重復做的事,讓他們只做一次

比較常見是這種代碼,同樣的Math.Cos(angle) 和Math.Sin(angle)都做了2次

優(yōu)化前

private Point RotatePt(double angle, Point pt)
{
   Point pRet = new Point();
   angle = -angle;
   pRet.X = (int)((double)pt.X * Math.Cos(angle) - (double)pt.Y * Math.Sin(angle));
   pRet.Y = (int)((double)pt.X * Math.Sin(angle) + (double)pt.Y * Math.Cos(angle));
   return pRet;
}

優(yōu)化后

private Point RotatePt3(double angle, Point pt)
{
  Point pRet = new Point();
  angle = -angle;
  double SIN_ANGLE = Math.Sin(angle);
  double COS_ANGLE = Math.Cos(angle);
  pRet.X =(int)(pt.X * COS_ANGLE - pt.Y * SIN_ANGLE);
  pRet.Y = (int)(pt.X * SIN_ANGLE + pt.Y * COS_ANGLE);
  return pRet;
}

還有另一種 ,在方法中實例化一個對象, 但是這個對象其實是可以復用的

public static string ConvertQuot(string html)
{
  Regex regex = new Regex("&(quot|#34);", RegexOptions.IgnoreCase);
  return regex.Replace(html, "\"");
}

優(yōu)化后

readonly static Regex ReplaceQuot = new Regex("&(quot|#34);", RegexOptions.IgnoreCase | RegexOptions.Compiled);
public static string ConvertQuot(string html)
{
  return ReplaceQuot.Replace(html, "\"");
}

還有一種是不必要的初始化,比如調(diào)用out參數(shù)之前,是不需要初始化的

public bool Check(int userid)
{
  var user = new User();
  if(GetUser(userid,out user))
  {
    return user.Level > 1;
  }
  return false;
}

這里的new User()就是不必要的操作,

優(yōu)化后

public bool Check(int userid)
{
  User user;
  if(GetUser(userid,out user))
  {
    return user.Level > 1;
  }
  return false;
}

不要迷信正則表達式

正好在第一個栗子里說到了正在表達式(Regex)對象就順便一起說了

很多人以為正則表達式很快,非?？?超級的快

雖然正則表達式是挺快的,不過千萬不要迷信他,不信你看下面的栗子

//方法1
public static string ConvertQuot1(string html)
{
  return html.Replace(""", "\"").Replace(""", "\"");
}
 
readonly static Regex ReplaceQuot = new Regex("&(quot|#34);", RegexOptions.IgnoreCase | RegexOptions.Compiled);
//方法2
public static string ConvertQuot2(string html)
{
  return ReplaceQuot.Replace(html, "\"");
}

有多少人認為正則表達式比較快的,舉個手??

結果為10w次循環(huán)的時間 ,即使是10個Replace連用,也比Regex好,所以不要迷信他

//方法1
public static string ConvertQuot1(string html)
{
  return html.Replace("0", "").Replace("1", "").Replace("2", "").Replace("3", "").Replace("4", "").Replace("5", "").Replace("6", "").Replace("7", "").Replace("8", "").Replace("9", "");
}
 
readonly static Regex ReplaceQuot = new Regex("[1234567890]", RegexOptions.IgnoreCase | RegexOptions.Compiled);
//方法2
public static string ConvertQuot2(string html)
{
  return ReplaceQuot.Replace(html, "");
}

ConvertQuot1:3518
ConvertQuot2:12479

最后給你們看一個真實的,杯具的栗子

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"<(.[^>]*)>", "", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"([\r\n])[\s]+", "", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"-->", "", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"<!--.*", "", RegexOptions.IgnoreCase);
 
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(quot|#34);", "\"", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(amp|#38);", "&", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(lt|#60);", "<", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(gt|#62);", ">", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(nbsp|#160);", " ", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(iexcl|#161);", "\xa1", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(cent|#162);", "\xa2", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(pound|#163);", "\xa3", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(copy|#169);", "\xa9", RegexOptions.IgnoreCase);
Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&#(\d+);", "", RegexOptions.IgnoreCase);

合理使用正則表達式

上面說了正則表達式的效率不高,并不是說就不要用他了,至少正則表達式的作用不僅僅如此而已

如果一定要用正則表達式的話也需要注意,能靜態(tài)全局公用的盡量全局公用

readonly static Regex regex = new Regex("[1234567890]", RegexOptions.Compiled);

注意他的第二個參數(shù)RegexOptions.Compiled 注釋是 指定將正則表達式編譯為程序集。這會產(chǎn)生更快的執(zhí)行速度，但會增加啟動時間。

通俗的說就是加了這個枚舉,會使得初始化Regex對象變慢,但是執(zhí)行字符串查找的時候更快, 不使用的話,初始化很多,查詢比較慢

之前測過相差蠻大的 ,代碼就不比較了,有興趣的可以自己試試相差多少

另外還有一些枚舉項,不確定是否對性能有影響,不過還是按規(guī)則使用會比較好

  • RegexOptions.IgnoreCase    // 指定不區(qū)分大小寫的匹配,  如果表達式中沒有字母,則不需要設定
  • RegexOptions.Multiline         // 多行模式。更改 ^ 和 $ 的含義….  如果表達式中沒有^和$,則不需要設定
  • RegexOptions.Singleline       // 指定單行模式。更改點 (.) 的含義….  如果表達式中沒有.,則不需要設定

讓編譯器預處理常量的計算

編譯器在編譯程序段的時候 如果發(fā)現(xiàn)有一些運算是常量對常量的,那么他會在編譯期間就計算完成,這樣可以使程序在執(zhí)行時不用重復計算了

比如

不過編譯器有的時候也不是那么聰明的

這個時候就需要我們幫助一下了

給他加一個括號,讓他知道應該先計算常量,這樣就可以在編譯期間進行運算了

字符串比較

這個可能很多人知道了,但還是提一下

string s = "";
1) if(s == ""){}
2) if(s == string.Empty){}
3) if (string.IsNullOrEmpty(s)) { }
4) if(s != null && s.Length ==0) {}
5) if((s+"").Length == 0){}

1,2最慢 3較快 4,5最快

1,2幾乎沒區(qū)別 4,5幾乎沒區(qū)別

不過這個只適用于比較null和空字符串,如果是連續(xù)的空白就是string.IsNullOrWhiteSpace最快了,不過這個方法2.0里面沒有

所以2.0可以這樣 (s+””).trim() == 0

這里的關鍵就是 s + “” 這個操作可以把null轉換為””

注意第二個參數(shù)只能是””或string.Empty 這樣的累加幾乎是不消耗時間的,如果第二個參數(shù)是” “(一個空格)這個時間就遠遠不止了

字符串拼接

字符串累加,這個道理和Regex一樣,不要盲目崇拜StringBuilder

在大量(或不確定的)string拼接的時候,StringBuilder確實可以起到提速的作用

而少數(shù)幾個固定的string累加的時候就不需要StringBuilder 了,畢竟StringBuilder 的初始化也是需要時間的

感謝殘蛹 博友提供的說明

ps: 這段我確實記得我是寫過的來著,不知道怎么的,發(fā)出來的時候就不見了…..

此外還有一個string.Concat方法,該方法可以小幅度的優(yōu)化程序的速度,幅度很小

他和string.Join的區(qū)別在于沒有間隔符號(我之前常用string.Join(“”,a,b,c,d),不要告訴我只有我一個人這么干)

另一種經(jīng)常遇到的字符串拼接

public string JoinIds(List<User> users)
{
  StringBuilder sb = new StringBuilder();
  foreach (var user in users)
  {
    sb.Append("'");
    sb.Append(user.Id);
    sb.Append("',");
  }
  sb.Length = sb.Length - 1;
  return sb.ToString();
}

對于這種情況有2中優(yōu)化的方案

對于3.5以上可以直接使用Linq輔助,這種方案代碼少,但是性能相對差一些

public string JoinIds(List<User> users)
{
  return "'" + string.Join("','", users.Select(it => it.Id)) + "'";
}

對于非3.5或?qū)π阅芤髽O高的場合

public string JoinIds(List<User> users)
{
  var ee = users.GetEnumerator();
  StringBuilder sb = new StringBuilder();
  if (ee.MoveNext())
  {
    sb.Append("'");
    sb.Append(ee.Current.Id);
    sb.Append("'");
    while (ee.MoveNext())
    {
      sb.Append(",'");
      sb.Append(ee.Current.Id);
      sb.Append("'");
    }
  }
  return sb.ToString();
}

bool類型的判斷返回

這種現(xiàn)象常見于新手程序員中

//寫法1
if(state == 1)
{
  return true;
}
else
{
  return false;
}
//寫法2
return state == 1 ? true : false;
//優(yōu)化后
return state == 1;

類型的判斷

一般類型的判斷有2種形式

1,這種屬于代碼比較好寫,但是性能比較低, 原因就是GetType()的時候消耗了很多時間

Type type = obj.GetType();
switch (type.Name)
{
  case "Int32":
    break;
  case "String":
    break;
  case "Boolean":
    break;
  case "DateTime":
    break;
  ...
  ...
  default:
    break;
}

2,這種屬性寫代碼麻煩,但是性能很高的類型

if (obj is string)
{
 
}
else if (obj is int)
{
 
}
else if (obj is DateTime)
{
 
}
...
...
else
{
 
}

其實有個中間之道,既可以保證性能又可以比較好寫

IConvertible conv = obj as IConvertible;
if (conv != null)
{
  switch (conv.GetTypeCode())
  {
    case TypeCode.Boolean:
      break;
    case TypeCode.Byte:
      break;
    case TypeCode.Char:
      break;
    case TypeCode.DBNull:
      break;
    case TypeCode.DateTime:
      break;
    case TypeCode.Decimal:
      break;
    case TypeCode.Double:
      break;
    case TypeCode.Empty:
      break;
    case TypeCode.Int16:
      break;
    case TypeCode.Int32:
      break;
    ...
    ...
    default:
      break;
  }
}
else
{
  //處理其他類型
}

大部分情況下 這個是可以用的 如果你自己有個類型實現(xiàn)了IConvertible,然后返回TypeCode.Int32 就不再這個討論范圍之內(nèi)了

使用枚舉作為索引

下面這個是一個真實的例子,為了突出重點,做了部分修改,刪除了多余的分支,源代碼中不只4個

enum TemplateCode
{
  None = 0,
  Head = 1,
  Menu = 2,
  Foot = 3,
  Welcome = 4,
}
 
public string GetHtml(TemplateCode tc)
{
  switch (tc)
  {
    case TemplateCode.Head:
      return GetHead();
    case TemplateCode.Menu:
      return GetMenu();
    case TemplateCode.Foot:
      return GetFoot();
    case TemplateCode.Welcome:
      return GetWelcome();
    default:
      throw new ArgumentOutOfRangeException("tc");
  }
}

優(yōu)化后

readonly static Func<string>[] GetTemplate = InitTemplateFunction();
 
private static Func<string>[] InitTemplateFunction()
{
  var arr = new Func<string>[5];
  arr[1] = GetHead;
  arr[2] = GetMenu;
  arr[3] = GetFoot;
  arr[4] = GetWelcome;
  return arr;
}
 
public string GetHtml(TemplateCode tc)
{
  var index = (int)tc;
  if (index >= 1 && index <= 4)
  {
    return GetTemplate[index]();
  }
  throw new ArgumentOutOfRangeException("tc");
}

不過有的時候,枚舉不一定都是連續(xù)的數(shù)字,那么也可以使用Dictionary

readonly static Dictionary<TemplateCode, Func<string>> TemplateDict = InitTemplateFunction();
 
private static Dictionary<TemplateCode, Func<string>> InitTemplateFunction()
{
  var ditc = new Dictionary<TemplateCode, Func<string>>();
  ditc.Add(TemplateCode.Head, GetHead);
  ditc.Add(TemplateCode.Menu, GetMenu);
  ditc.Add(TemplateCode.Foot, GetFoot);
  ditc.Add(TemplateCode.Welcome, GetWelcome);
  return ditc;
}
 
public string GetHtml(TemplateCode tc)
{
  Func<string> func;
  if (TemplateDict.TryGetValue(tc,out func))
  {
    return func();
  }
  throw new ArgumentOutOfRangeException("tc");
}

這種優(yōu)化在分支比較多的時候很好用,少的時候作用有限

字符類型Char,分支判斷時的處理技巧

這部分內(nèi)容比較復雜,而且適用范圍有限,如果平時用不到的就可以忽略了

在處理字符串對象的時候,有時會需要判斷char的值然后做進一步的操作

public string Show(char c)
{
  if (c >= '0' && c <= '9')
  {
    return "數(shù)字";
  }
  else if (c >= 'a' && c <= 'z')
  {
    return "小寫字母";
  }
  else if (c >= 'A' && c <= 'Z')
  {
    return "大寫字母";
  }
  else if (c == '/' || c == '\\' || c == '|'
    || c == '$' || c == '#' || c == '+'
    || c == '%' || c == '&' || c == '-'
    || c == '^' || c == '*' || c == '=')
  {
    return "特殊符號";
  }
  else if (c == ',' || c == '.' || c == '!'
    || c == ':' || c == ';' || c == '?'
    || c == '"' || c == '\'')
  {
    return "標點符號";
  }
  else
  {
    return "其他";
  }
}

這里有一種空間換時間的優(yōu)化方式, 雖說是空間換時間,但是實際浪費的空間不會很多,因為char最多只有65536長度

readonly static byte[] CharMap = InitCharMap();
 
private static byte[] InitCharMap()
{
  var arr = new byte[char.MaxValue];
  for (char i = '0'; i <= '9'; i++)
  {
    arr[i] = 1;
  }
  for (char i = 'a'; i <= 'z'; i++)
  {
    arr[i] = 2;
  }
  for (char i = 'A'; i <= 'Z'; i++)
  {
    arr[i] = 3;
  }
  arr['/'] = 4;
  arr['\\'] = 4;
  arr['|'] = 4;
  arr['$'] = 4;
  arr['#'] = 4;
  arr['+'] = 4;
  arr['%'] = 4;
  arr['&'] = 4;
  arr['-'] = 4;
  arr['^'] = 4;
  arr['*'] = 4;
  arr['='] = 4;
 
  arr[','] = 5;
  arr['.'] = 5;
  arr['!'] = 5;
  arr[':'] = 5;
  arr[';'] = 5;
  arr['?'] = 5;
  arr['"'] = 5;
  arr['\''] = 5;
  return arr;
}
 
public string Show(char c)
{
  switch (CharMap[c])
  {
    case 0:
      return "其他";
    case 1:
      return "數(shù)字";
    case 2:
      return "小寫字母";
    case 3:
      return "大寫字母";
    case 4:
      return "特殊符號";
    case 5:
      return "標點符號";
    default:
      return "其他";
  }
}

原先僅特殊符號一部分就需要判斷12次,修改過后只判斷一次就可以得到結果了

這方面的栗子在我的Json組件(代碼)(文章1,2,3)中也有使用

摘取部分blqw.Json的代碼

/// <summary>
/// <para>包含1: 可以為頭的字符</para>
/// <para>包含2: 可以為單詞的字符</para>
/// <para>包含4: 可以為數(shù)字的字符</para>
/// <para>等于8: 空白字符</para>
/// <para>包含16:轉義字符</para>
/// <para></para>
/// </summary>
private readonly static byte[] _WordChars = new byte[char.MaxValue];
private readonly static sbyte[] _UnicodeFlags = new sbyte[123];
private readonly static sbyte[, ,] _DateTimeWords;
static UnsafeJsonReader()
{
  for (int i = 0; i < 123; i++)
  {
    _UnicodeFlags[i] = -1;
  }
 
  _WordChars['-'] = 1 | 4;
  _WordChars['+'] = 1 | 4;
 
  _WordChars['$'] = 1 | 2;
  _WordChars['_'] = 1 | 2;
  for (char c = 'a'; c <= 'z'; c++)
  {
    _WordChars[c] = 1 | 2;
    _UnicodeFlags[c] = (sbyte)(c - 'a' + 10);
  }
  for (char c = 'A'; c <= 'Z'; c++)
  {
    _WordChars[c] = 1 | 2;
    _UnicodeFlags[c] = (sbyte)(c - 'A' + 10);
  }
 
  _WordChars['.'] = 1 | 2 | 4;
  for (char c = '0'; c <= '9'; c++)
  {
    _WordChars[c] = 4;
    _UnicodeFlags[c] = (sbyte)(c - '0');
  }
 
  //科學計數(shù)法
  _WordChars['e'] |= 4;
  _WordChars['E'] |= 4;
 
  _WordChars[' '] = 8;
  _WordChars['\t'] = 8;
  _WordChars['\r'] = 8;
  _WordChars['\n'] = 8;
 
  _WordChars['t'] |= 16;
  _WordChars['r'] |= 16;
  _WordChars['n'] |= 16;
  _WordChars['f'] |= 16;
  _WordChars['0'] |= 16;
  _WordChars['"'] |= 16;
  _WordChars['\''] |= 16;
  _WordChars['\\'] |= 16;
  _WordChars['/'] |= 16;
 
  string[] a = { "jan", "feb", "mar", "apr", "may", "jun", "jul", "aug", "sep", "oct", "nov", "dec" };
  string[] b = { "mon", "tue", "wed", "thu", "fri", "sat", "sun" };
  _DateTimeWords = new sbyte[23, 21, 25];
 
  for (sbyte i = 0; i < a.Length; i++)
  {
    var d = a[i];
    _DateTimeWords[d[0] - 97, d[1] - 97, d[2] - 97] = (sbyte)(i + 1);
  }
 
  for (sbyte i = 0; i < b.Length; i++)
  {
    var d = b[i];
    _DateTimeWords[d[0] - 97, d[1] - 97, d[2] - 97] = (sbyte)-(i + 1);
  }
  _DateTimeWords['g' - 97, 'm' - 97, 't' - 97] = sbyte.MaxValue;
}
 
摘取部分blqw.Json的代碼

結束了…還要后續(xù)嗎?…貌似我又要懶一段時間

我寫的文章,除了純代碼,其他的都是想表達一種思想,一種解決方案.希望各位看官不要局限于文章中的現(xiàn)成的代碼,要多關注整個文章的主題思路,謝謝!

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