如何在C#中使用 ArrayPool,MemoryPool

开发 后端
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。

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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,在经常使用 array 的场景下可使用 ArrayPool 来减少内存占用,它是一个抽象类,如下代码所示:

  1. 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 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

可以通过下面三种方式来使用 ArrayPool

  • 通过 ArrayPool.Shared 属性来获取 ArrayPool 实例。
  • 通过 ArrayPool.Create() 来生成 ArrayPool 实例。
  • 通过继承 ArrayPool 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。

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

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。

  1. shared.Return(rentedArray); 

下面是仅供参考的完整代码。

  1. static void Main(string[] args) 
  2.         { 
  3.             var shared = ArrayPool<int>.Shared; 
  4.  
  5.             var rentedArray = shared.Rent(10); 
  6.  
  7.             for (int i = 0; i < 10; i++) 
  8.             { 
  9.                 rentedArray[i] = i + 1; 
  10.             } 
  11.  
  12.             for (int j = 0; j < 10; j++) 
  13.             { 
  14.                 Console.WriteLine(rentedArray[j]); 
  15.             } 
  16.  
  17.             shared.Return(rentedArray); 
  18.  
  19.             Console.ReadKey(); 
  20.         } 

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:

  1. public class CustomArrayPool<T> : ArrayPool<T> 
  2.    { 
  3.        public override T[] Rent(int minimumLength) 
  4.        { 
  5.            throw new NotImplementedException(); 
  6.        } 
  7.        public override void Return(T[] array, bool clearArray = false
  8.        { 
  9.            throw new NotImplementedException(); 
  10.        } 
  11.    } 

使用 MemoryPool

System.Memory 命名空间下提供了一个内存池对象 MemoryPool,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 之后,你需要的内存块直接从池中拿就可以了。

  1. static void Main(string[] args) 
  2.     { 
  3.  
  4.         var  memoryPool = MemoryPool<int>.Shared; 
  5.  
  6.         var rentedArray = memoryPool.Rent(10); 
  7.  
  8.         for (int i = 0; i < 10; i++) 
  9.         { 
  10.             rentedArray.Memory.Span[i] = i + 1; 
  11.         } 
  12.  
  13.         for (int j = 0; j < 10; j++) 
  14.         { 
  15.             Console.WriteLine(rentedArray.Memory.Span[j]); 
  16.         } 
  17.  
  18.         Console.ReadKey(); 
  19.     } 

ArrayPool vs MemoryPool

从上面的演示可以看出, ArrayPool 是以 array 的形式向外租借,而 MemoryPool 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 来提高性能,如果你的代码是以 Memory 这种内存块的形式多次使用则优先使用 MemoryPool

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

 

责任编辑:武晓燕 来源: 码农读书
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