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1.前言
.Net8通過各種騷操，把性能提升到了前所未有的高度。超越以往任何版本，也涵蓋了后續(xù)版本，比如.NET9或許可能沒有如此大的性能優(yōu)化了。本篇來看下它其中的一個(gè)優(yōu)化:類型轉(zhuǎn)換的優(yōu)化效果。
2.示例
通過類型檢查的優(yōu)化，優(yōu)化掉某些情況下類型轉(zhuǎn)換的時(shí)候JIT類型檢查的函數(shù)。下面的代碼是類型檢查的典型應(yīng)用。
[HideColumns("Error", "StdDev", "Median", "RatioSD")]
[DisassemblyDiagnoser(maxDepth: 0)]
public class Tests
{
private readonly string[] _strings = new string[1];
[Benchmark]
public string Get1() => _strings[0];
[Benchmark]
public string Get2() => Volatile.Read(ref _strings[0]);
}
public partial class Program
{
static void Main(string[] args)
{
BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Tests).Assembly).Run(args);
}
}我們看到_strings是個(gè)私有數(shù)組，Get1函數(shù)中獲取_strings數(shù)組的第一個(gè)值。所以它是直接用ldelem.ref IL執(zhí)行即可
ldelem.ref但是Get2里面對(duì)數(shù)組元素進(jìn)行了引用，所以Roslyn的指令是:
ldelema [System.Runtime]System.String如果ref類型的變量，被賦值為不同于這個(gè)變量的類型則會(huì)違反類型安全性。通常情況下ldelema需要進(jìn)行類型檢查，也就是用JIT輔助函數(shù)CORINFO_HELP_LDELEMA_REF來進(jìn)行檢查，以確保不會(huì)違反類型安全性。
這個(gè)安全性的檢查會(huì)極大損耗性能，.NET8的JIT進(jìn)行了一個(gè)優(yōu)化，思路是如果是sealed關(guān)鍵字標(biāo)記的類型，就不會(huì)進(jìn)行安全性檢查，這樣就會(huì)提高性能。為什么sealed不會(huì)呢？
這其實(shí)是利用了它的一個(gè)特性，就是不會(huì)被繼承。不會(huì)被繼承，就不會(huì)被子類的類型所困擾，只有string一個(gè)類型，自然不會(huì)用以進(jìn)行類型檢查了。
這是第一點(diǎn)優(yōu)化,下面看下。
3.第一階優(yōu)化
優(yōu)化了類型安全檢查，縮短了編譯時(shí)間，提高了性能。來看下.Net7和.NET8的生成Get2函數(shù)的的不同點(diǎn)
.Net7:
Tests.Get2()
sub rsp,28
mov rcx,[rcx+8]
xor edx,edx
mov r8,offset MT_System.String
call CORINFO_HELP_LDELEMA_REF
mov rax,[rax]
add rsp,28
ret
; Total bytes of code 33.Net7它這里有一個(gè)CORINFO_HELP_LDELEMA_REF進(jìn)行安全性檢查。
.Net8：
; Tests.Get2()
sub rsp,28
mov rax,[rcx+8]
cmp dword ptr [rax+8],0
jbe short M00_L00
mov rax,[rax+10]
add rsp,28
ret
M00_L00:
call CORINFO_HELP_RNGCHKFAIL
int 3
; Total bytes of code 29.Net8里它沒有了CORINFO_HELP_LDELEMA_REF
因?yàn)閟tring類型是sealed,它的原型如下：
public sealed class String : IEnumerable, IEnumerable, ICloneable, IComparable, IComparable, IConvertible, IEquatable
{
//這里代碼省略
} JIT會(huì)判斷類型是否是sealed標(biāo)志，如果是則不進(jìn)行安全性檢查優(yōu)化。
雖然.Net8去掉了CORINFO_HELP_LDELEMA_REF,
但是多了范圍的檢查CORINFO_HELP_RNGCHKFAIL，那它這個(gè)性能如何呢？
我們來測(cè)試下：
dotnet run -c Release -f net7.0 --filter "*" --runtimes net7.0 net8.0結(jié)果是:
|
Method |
Runtime |
Mean |
Ratio |
Code Size |
|
Get2 |
.NET 7.0 |
1.0537 ns |
1.00 |
33 B |
|
Get2 |
.NET 8.0 |
0.2423 ns |
0.23 |
29 B |
我們看到同樣代碼，.Net8里面比.Net7的性能提升了5倍之多。
4.第二階優(yōu)化
承接上面，上面sealed去掉了類型檢查。
然后在類型轉(zhuǎn)換的時(shí)候,一般的類型轉(zhuǎn)換JIT使用的是CastHelpers.ChkCastAny來進(jìn)行。
但是.Net8里面內(nèi)聯(lián)了一個(gè)方法
用以縮短CastHelpers.ChkCastAny的編譯時(shí)間，提高編譯的時(shí)間和程序的性能。
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
using System.Runtime.CompilerServices;
BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Tests).Assembly).Run(args);
[HideColumns("Error", "StdDev", "Median", "RatioSD")]
public class Tests
{
private readonly object _o = "hello";
[Benchmark]
public string GetString() => Cast(_o);
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
public T Cast(object o) => (T)o;
} 同樣的
dotnet run -c Release -f net7.0 --filter "*" --runtimes net7.0 net8.0結(jié)果如下：
|
Method |
Runtime |
Mean |
Ratio |
|
GetString |
.NET 7.0 |
3.018 ns |
1.00 |
|
GetString |
.NET 8.0 |
1.198 ns |
0.40 |
.Net8是三倍于.Net7的運(yùn)行速度。去掉類型檢查+類型轉(zhuǎn)換的內(nèi)聯(lián),大幅度的提升效率，可見.Net8的性能優(yōu)化確實(shí)不容小覷。
參考如下:
https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-net-8/最后推薦下個(gè)人的CLR/JIT交流圈，里面有多篇個(gè)人編寫的高質(zhì)量的原創(chuàng)欄目和文章。學(xué)習(xí)心得，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)等。帶你進(jìn)入.Net核心技術(shù)階層，脫離curd工程師范疇。
本文名稱：.Net8頂級(jí)性能優(yōu)化：類型轉(zhuǎn)換
網(wǎng)頁網(wǎng)址：http://www.dlmjj.cn/article/dpcoocg.html
