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如何在 C# 中使用 ArrayPool 和 MemoryPool

对资源的可复用是提升应用程序性能的一个非常重要的手段,比如本篇要分享的 ArrayPool 和 MemoryPool,它们就有效的减少了内存使用和对GC的压力,从而提升应用程序性能。

什么是 ArrayPool

System.Buffers 命名空间下提供了一个可对 array 进行复用的高性能池化类 ArrayPool<T>,在经常使用 array 的场景下可使用 ArrayPool<T> 来减少内存占用,它是一个抽象类,如下代码所示:

 public abstract class ArrayPool<T> { }  

可以想象一下你的业务场景中需要多次实例化 array,这么做有什么后果呢? 很显然每一次 new array 都会在托管堆上分配,同时当 array 不再使用时还需要 GC 去释放,而 ArrayPool<T> 就是为了解决此事而生的,它在池中动态维护若干个 array 对象,当你需要 new array 的时候只需从池中获取即可。

使用 ArrayPool<T>

可以通过下面三种方式来使用 ArrayPool<T>

  • 通过 ArrayPool<T>.Shared 属性来获取 ArrayPool<T> 实例。

  • 通过 ArrayPool<T>.Create() 来生成 ArrayPool<T> 实例。

  • 通过继承 ArrayPool<T> 来生成一个自定义子类。

下面的代码展示了如何从 ArrayPool 中获取一个 size >= 10 的 array 数组。

 var shared = ArrayPool<int>.Shared; var rentedArray = shared.Rent(10);  

如何在 C# 中使用 ArrayPool 和 MemoryPool

上面的代码一定要注意,虽然只租用了 10 个 size,但底层会返回 2的倍数 的size , 也就是图中的 2* 8 = 16。

当什么时候不需要 rentedArray 了,记得再将它归还到 ArrayPool 中,如下代码所示。

 shared.Return(rentedArray);  

下面是仅供参考的完整代码。

         static void Main(string[] args)         {             var shared = ArrayPool<int>.Shared;              var rentedArray = shared.Rent(10);              for (int i = 0; i < 10; i++)             {                 rentedArray[i] = i + 1;             }              for (int j = 0; j < 10; j++)             {                 Console.WriteLine(rentedArray[j]);             }              shared.Return(rentedArray);              Console.ReadKey();         }  

创建自定义的 ArrayPool

你也可以通过重写 ArrayPool 来实现自定义的池化对象,如下代码所示:

     public class CustomArrayPool<T> : ArrayPool<T>     {         public override T[] Rent(int minimumLength)         {             throw new NotImplementedException();         }         public override void Return(T[] array, bool clearArray = false)         {             throw new NotImplementedException();         }     }  

使用 MemoryPool<T>

System.Memory 命名空间下提供了一个内存池对象 MemoryPool<T>,在这之前你需要每次都 new 一个内存块出来,同时也增加了 GC 的负担,有了 MemoryPool<T> 之后,你需要的内存块直接从池中拿就可以了。

         static void Main(string[] args)         {              var  memoryPool = MemoryPool<int>.Shared;              var rentedArray = memoryPool.Rent(10);              for (int i = 0; i < 10; i++)             {                 rentedArray.Memory.Span[i] = i + 1;             }              for (int j = 0; j < 10; j++)             {                 Console.WriteLine(rentedArray.Memory.Span[j]);             }              Console.ReadKey();         }  

如何在 C# 中使用 ArrayPool 和 MemoryPool

ArrayPool<T> vs MemoryPool<T>

从上面的演示可以看出, ArrayPool<T> 是以 array 的形式向外租借,而 MemoryPool<T> 则是以 内存块 的方式向外租借,所以在重复使用 array 的场景下可以优选 ArrayPool<T> 来提高性能,如果你的代码是以 Memory<T> 这种内存块的形式多次使用则优先使用 MemoryPool<T>

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如何在 C# 中使用 ArrayPool 和 MemoryPool

译文链接:https://www.infoworld.com/article/3596289/how-to-use-arraypool-and-memorypool-in-c.html

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