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.Net性能調(diào)優(yōu)-ArrayPool詳情

更新時間：2021年09月14日 11:02:04 作者：張三~~

ArrayPool具有高性能托管數(shù)組緩沖池，可重復(fù)使用，用租用空間的方式代替重新分配數(shù)組空間的行為的特點及可以在頻繁創(chuàng)建和銷毀數(shù)組的情況下提高性能，減少垃圾回收器的壓力的優(yōu)點，下面文章內(nèi)容將詳細對其做介紹,需要的朋友可以參考一下

1、使用

獲取緩沖池實例：Create / Shared var pool=ArrayPool[byte].Shared
調(diào)用緩沖池實例：Rent() 函數(shù)，租用緩沖區(qū)空間 byte[] array=pool.Rent(1024)
調(diào)用緩沖池實例：Return(array[T]) 函數(shù),歸還租用的空間 pool.Return(array)

2、Shared

Shared返回為一個靜態(tài)共享實例，實際返回了一個 TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool

internal sealed class TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool<T> : ArrayPool<T>
{
    private static readonly TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool<T> s_shared = new TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool<T>();

    public static ArrayPool<T> Shared => s_shared;
}

2.1特點

租用數(shù)組長度不可超過 2^20( 1024*1024 = 1 048 576)，否則會從GC中重新開辟內(nèi)存空間
Rent 租用數(shù)組實際返回的長度可能比請求的長度大，返回長度一是(16*2^n) Return歸還緩沖區(qū)的時候，如果不設(shè)置 clearArray ，下一個租用者可能會看到之前的填充的值（在返回的數(shù)組長度剛好是下一個租用者請求的長度時會被看到）
緩沖池的內(nèi)存釋放不是實時釋放，在緩沖區(qū)空閑時，大概10到20秒之后，會隨著第2代GC一起釋放，分批釋放
并發(fā)數(shù)量持續(xù)增長時，緩沖池占用的內(nèi)存空間也會持續(xù)增長，而且似乎沒有上限

2.2耗時對比

private static void TimeMonitor()
{
    //隨機生成3000個數(shù)組的長度值
    var sizes = new int[30000];
    Parallel.For(0, 10000, x => { sizes[x] = new Random().Next(1024 * 800, 1024 * 1024); });

    //緩沖池方式租用數(shù)組
    var gcAllocate0 = GC.GetTotalAllocatedBytes();
    var watch = new Stopwatch();
    Console.WriteLine("start");
    watch.Start();
    for (int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        //CreateArrayByPool(ArrayPool<int>.Shared, 1024 * 1024,sizes[i], false);

        var arr = ArrayPool<int>.Shared.Rent(sizes[i]);
        for (int j = 0; j < sizes[i]; j++)
        {
            arr[j] = i;
        }
        ArrayPool<int>.Shared.Return(arr, true);
    }
    var time1 = watch.ElapsedMilliseconds;
    var gcAllocate1 = GC.GetTotalAllocatedBytes(true);

    //new 方式分配數(shù)組空間
    watch.Restart();
    for (int i = 0; i < 30000; i++)
    {
        //CreateArrayDefault(i, sizes[i], false);
        var arr = new int[sizes[i]];
        for (int j = 0; j < sizes[i]; j++)
        {
            arr[j] = i;
        }
    }
    var time2 = watch.ElapsedMilliseconds;
    var gcAllocate2 = GC.GetTotalAllocatedBytes(true);

    Console.WriteLine("ArrayPool方式創(chuàng)建數(shù)組耗時：" + time1 + "  Gc總分配量" + (gcAllocate1 - gcAllocate0));
    Console.WriteLine("默認方式創(chuàng)建數(shù)組耗時：" + time2 + "  Gc總分配量" + (gcAllocate2 - gcAllocate1 - gcAllocate0));
}

內(nèi)存使用截圖：左側(cè)沒有波動的橫線是緩沖池執(zhí)行的過程，右側(cè)為手動創(chuàng)建數(shù)組的執(zhí)行過程

執(zhí)行結(jié)果：

ArrayPool方式創(chuàng)建數(shù)組耗時：17545 Gc總分配量4130800
默認方式創(chuàng)建數(shù)組耗時：26870 Gc總分配量37354100896

2.3示例（前端文件通過后端Api上傳OSS）

private static void PostFileByBytesPool(FormFile file)
{
    HttpClient client = new HttpClient() { BaseAddress = new Uri("https://fileserver.com") };

    var fileLen = (int)file.Length;
    var fileArr = ArrayPool<byte>.Shared.Rent(fileLen);

    using var stream = file.OpenReadStream();
    stream.Read(fileArr, 0, fileLen);

    MultipartFormDataContent content = new MultipartFormDataContent();
    content.Add(new ByteArrayContent(fileArr, 0, fileLen), "id_" + Guid.NewGuid().ToString(), file.FileName);

    client.PostAsync("/myfile/" + file.FileName, content).Wait();
    ArrayPool<byte>.Shared.Return(fileArr, true);
}

3、Create()

ArrayPool 的Create()函數(shù)會創(chuàng)建一個 ConfigurableArrayPool 對象

ConfigurableArrayPool 的構(gòu)造函數(shù)接收兩個參數(shù)

maxArrayLength ：單次租借的數(shù)組最大長度，不可超過 1024*1024*1024
maxArraysPerBucket ：最多可以存在的未歸還緩沖區(qū)數(shù)量

通過這兩個參數(shù)可以解決 Shared 方式的兩個問題：

自定義單個數(shù)組的最大長度，可以獲取更大的內(nèi)存空間用來存儲大文件等
限定了數(shù)組的長度和最大緩沖區(qū)數(shù)量，就限定了最大的不可回收內(nèi)存數(shù)量，防止高并發(fā)時緩沖池內(nèi)存持續(xù)增長

示例：

//創(chuàng)建一個自定義緩沖池實例，單個數(shù)組最大長度為1024 * 2048，最大可同時租用10個緩沖區(qū)
ArrayPool<int> CustomerArrayPool = ArrayPool<int>.Create(1024 * 2048,10);

與Shared不同的是，如果設(shè)置 CustomerArrayPool=Null 那么在下一次垃圾回收時該緩沖池所占的內(nèi)存會立馬全部釋放。

為防止不可預(yù)測的風險，應(yīng)該保持CustomerArrayPool的存活。

同時為了防止內(nèi)存的濫用應(yīng)該限制CustomerArrayPool的數(shù)量

到此這篇關(guān)于.Net性能調(diào)優(yōu)-ArrayPool詳情的文章就介紹到這了,更多相關(guān).Net性能調(diào)優(yōu)-ArrayPool內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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