如何在 C# 中使用 ArrayPool 和 MemoryPool

本文轉載自查看原文 2021-03-11 23:35 1367 .NET

對資源的可復用是提升應用程序性能的一個非常重要的手段，比如本篇要分享的 ArrayPool 和 MemoryPool，它們就有效的減少了內存使用和對GC的壓力，從而提升應用程序性能。

什么是 ArrayPool

System.Buffers 命名空間下提供了一個可對 array 進行復用的高性能池化類 ArrayPool<T>，在經常使用 array 的場景下可使用 ArrayPool<T> 來減少內存占用,它是一個抽象類，如下代碼所示：


public abstract class ArrayPool<T>
{
}

可以想象一下你的業務場景中需要多次實例化 array，這么做有什么后果呢？很顯然每一次 new array 都會在托管堆上分配，同時當 array 不再使用時還需要 GC 去釋放，而 ArrayPool<T> 就是為了解決此事而生的，它在池中動態維護若干個 array 對象，當你需要 new array 的時候只需從池中獲取即可。

使用 `ArrayPool<T>`

可以通過下面三種方式來使用 ArrayPool<T> 。

通過 ArrayPool<T>.Shared 屬性來獲取 ArrayPool<T> 實例。
通過 ArrayPool<T>.Create() 來生成 ArrayPool<T> 實例。
通過繼承 ArrayPool<T> 來生成一個自定義子類。

下面的代碼展示了如何從 ArrayPool 中獲取一個 size >= 10 的 array 數組。


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

上面的代碼一定要注意，雖然只租用了 10 個 size，但底層會返回 2的倍數 的size , 也就是圖中的 2* 8 = 16。

當什么時候不需要 rentedArray 了，記得再將它歸還到 ArrayPool 中，如下代碼所示。


shared.Return(rentedArray);

下面是僅供參考的完整代碼。


        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();
        }

創建自定義的 ArrayPool

你也可以通過重寫 ArrayPool 來實現自定義的池化對象，如下代碼所示：


    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 命名空間下提供了一個內存池對象 MemoryPool<T>，在這之前你需要每次都 new 一個內存塊出來，同時也增加了 GC 的負擔，有了 MemoryPool<T> 之后，你需要的內存塊直接從池中拿就可以了。


        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();
        }

`ArrayPool<T>` vs `MemoryPool<T>`

從上面的演示可以看出， ArrayPool<T> 是以 array 的形式向外租借，而 MemoryPool<T> 則是以 內存塊 的方式向外租借，所以在重復使用 array 的場景下可以優選 ArrayPool<T> 來提高性能，如果你的代碼是以 Memory<T> 這種內存塊的形式多次使用則優先使用 MemoryPool<T>。