别让”高性能“骗了你

别让”高性能“骗了你

博客园或是CSDN上总是会有一大堆诸如“.net X 引入全新方法 点燃性能革命”的标题党帖子。
千万不要被骗了，试试才知道！

为什么写这篇文章

某年某月某日作者我看到一篇盛赞System.Buffers.ArrayPool的教程。碰巧我在制作我的项目CsGrafeq，更巧的是这个绘图项目后端代码的核心之一是区间集合运算，换句话说是对两个数组的数据交叉分别运算，结果放入一个新数组
注：在以下的使用条件中 一般数组大小在4个元素以下 甚至大部分时候只有单个元素

1. //其中Range代表一个 (Inf,Sup) 元组结构体public static IntervalSet IntervalSetMethod(IntervalSet i1, IntervalSet i2,Func handler){    var Ranges = new Range[i1.Intervals.Length * i2.Intervals.Length];    var loc = 0;    foreach (var i in i1.Intervals)    foreach (var j in i2.Intervals)        Ranges[loc++] = handler(i, j);    return IntervalSet.Create(FormatRanges(Ranges), i1._Def & i2._Def);}

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于是乎我想都没想，把代码改成了这样

1. private readonly ArrayPool Shared=ArrayPool.Shared;public static IntervalSet IntervalSetMethod(IntervalSet i1, IntervalSet i2,Func handler){    var Ranges = Shared.Rend(i1.Intervals.Length * i2.Intervals.Length);    var loc = 0;    foreach (var i in i1.Intervals)    foreach (var j in i2.Intervals)        Ranges[loc++] = handler(i, j);    Shared.Return(i1.Intervals);    Shared.Return(i2.Intervals);    return IntervalSet.Create(FormatRanges(Ranges), i1._Def & i2._Def);}

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WoW 这完美符合了

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，提升效率

然而令我大跌眼镜的是，看上去高端大气上档次的ArrayPool实战拉跨到了极致。运行效率经过大约估计，慢了不止十倍
我去！怎么会这样？？？
实际测试

本着Talk is cheap, show me the code的箴言，写一个基准测试

1. [MemoryDiagnoser][SimpleJob]public class ArrayAllocVsPoolBenchmarks{    // 每次迭代要“分配/租用”的数组个数    [Params(100_000)]    public int Iterations { get; set; }    //超小 小 大 数组    [Params(4,16, 65_536)]    public int RequestedLength { get; set; }    // 是否在归还时清零    [Params(false, true)]    public bool ClearOnReturn { get; set; }    private ArrayPool _pool = default!;    [GlobalSetup]    public void Setup()    {        _pool = ArrayPool.Shared;    }    [Benchmark(Baseline = true)]    public int NewArray()    {        int checksum = 0;        for (int i = 0; i < Iterations; i++)        {            var arr = new int[RequestedLength];            // 写入少量元素，避免 JIT 把分配当成“无用”而过度优化            // 同时不让工作量随数组大小线性暴涨，聚焦“分配/回收”的差异            arr[0] = i;            arr[^1] = i ^ 12345;            checksum += arr[0];            checksum += arr[^1];        }        return checksum;    }    [Benchmark]    public int ArrayPool_RentReturn()    {        int checksum = 0;        for (int i = 0; i < Iterations; i++)        {            var arr = _pool.Rent(RequestedLength);            try            {                arr[0] = i;                arr[RequestedLength - 1] = i ^ 12345;                checksum += arr[0];                checksum += arr[RequestedLength - 1];            }            finally            {                _pool.Return(arr, clearArray: ClearOnReturn);            }        }        return checksum;    }

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结果如下
MethodIterationsRequestedLengthClearOnReturnMeanErrorStdDevMedianRatioRatioSDGen0Gen1Gen2AllocatedAlloc RatioNewArray1000004False580.3 us11.85 us34.20 us573.2 us1.000.08637.2070--4000000 B1.00ArrayPool_RentReturn1000004False1,106.3 us39.18 us107.92 us1,126.0 us1.910.21----0.00NewArray1000004True545.7 us23.01 us65.64 us551.5 us1.030.25637.2070--4000000 B1.00ArrayPool_RentReturn1000004True1,451.9 us28.64 us62.86 us1,456.8 us2.730.60----0.00NewArray10000016False804.9 us41.15 us114.72 us828.8 us1.040.301402.3438--8800000 B1.00ArrayPool_RentReturn10000016False673.5 us26.67 us76.52 us639.5 us0.870.24----0.00NewArray10000016True428.8 us8.51 us18.86 us429.5 us1.000.061402.8320--8800000 B1.00ArrayPool_RentReturn10000016True756.1 us10.84 us9.05 us755.3 us1.770.08----0.00NewArray10000065536False725,208.8 us14,294.53 us40,551.21 us721,440.9 us1.0030.088333000.00008333000.00008333000.000026219426512 B1.00ArrayPool_RentReturn10000065536False628.4 us12.38 us17.36 us625.4 us0.0010.00----0.00NewArray10000065536True679,028.3 us13,495.60 us29,338.33 us680,642.6 us1.000.068333000.00008333000.00008333000.000026219525632 B1.00ArrayPool_RentReturn10000065536True368,874.7 us1,215.74 us1,137.20 us368,559.3 us0.540.02----0.00分析结果可以得到，对于ArrayPool的Rent操作，不论数组大小基本可以保持在600μs左右，出于未知的原因，当数组长度为4时，竟达到了1000μs
同时Return操作（即ZeroMemory）所需时间随数组大小基本线性增长，在65536长度下，总时长也基本在Array时长的一半。
总体而言，ArrayPool并没有表现出想象中那么牛逼的效果。在极小数组情况下，不论是否清除数据，效率都不及Array，而在大数组下，的确有显著效率优势。
当然，这项测试存在一些问题，比如没有考虑ArrayPool的Return操作带来的GC压力减轻等。不过从我踩坑的血泪教训可以看出，在小数组下，ArrayPool绝非一个好的选择。
就这样我因为盲目追求高性能，浪费了一个下午的宝贵时光，把所有的数组改成了ArrayPool，然后git回档。。。
All in all 搞清楚真实使用场景，以此作适当的测试，再使用！！！


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