.Net性能调优-ArrayPool详情
1、使用
- 获取缓冲池实例 ：
Create / Shared var pool=ArrayPool[byte].Shared - 调用缓冲池实例 ：
Rent()函数，租用缓冲区空间byte[] array=pool.Rent(1024) - 调用缓冲池实例 ：
Return(array[T])函数,归还租用的空间pool.Return(array)
2、Shared
Shared返回为一个静态共享实例，实际返回了一个 TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool
internal sealed class TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool<T> : ArrayPool<T>
{
private static readonly TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool<T> s_shared = new TlsOverPerCoreLockedStacksArrayPool<T>();
public static ArrayPool<T> Shared => s_shared;
}
2.1特点
租用数组长度不可超过 2^20( 1024*1024 = 1 048 576)，否则会从GC中重新开辟内存空间
Rent 租用数组实际返回的长度可能比请求的长度大，返回长度一是(16*2^n)归还缓冲区的时候，如果不设置
Return clearArray ，下一个租用者可能会看到之前的填充的值（在返回的数组长度刚好是下一个租用者请求的长度时会被看到）
缓冲池的内存释放不是实时释放，在缓冲区空闲时，大概10到20秒之后，会随着第2代GC一起释放，分批释放
并发数量持续增长时，缓冲池占用的内存空间也会持续增长，而且似乎没有上限
2.2耗时对比
private static void TimeMonitor()
{
//随机生成3000个数组的长度值
var sizes = new int[30000];
Parallel.For(0, 10000, x => { sizes[x] = new Random().Next(1024 * 800, 1024 * 1024); });
//缓冲池方式租用数组
var gcAllocate0 = GC.GetTotalAllocatedBytes();
var watch = new Stopwatch();
Console.WriteLine("start");
watch.Start();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
//CreateArrayByPool(ArrayPool<int>.Shared, 1024 * 1024,sizes[i], false);
var arr = ArrayPool<int>.Shared.Rent(sizes[i]);
for (int j = 0; j < sizes[i]; j++)
{
arr[j] = i;
}
ArrayPool<int>.Shared.Return(arr, true);
}
var time1 = watch.ElapsedMilliseconds;
var gcAllocate1 = GC.GetTotalAllocatedBytes(true);
//new 方式分配数组空间
watch.Restart();
for (int i = 0; i < 30000; i++)
{
//CreateArrayDefault(i, sizes[i], false);
var arr = new int[sizes[i]];
for (int j = 0; j < sizes[i]; j++)
{
arr[j] = i;
}
}
var time2 = watch.ElapsedMilliseconds;
var gcAllocate2 = GC.GetTotalAllocatedBytes(true);
Console.WriteLine("ArrayPool方式创建数组耗时：" + time1 + " Gc总分配量" + (gcAllocate1 - gcAllocate0));
Console.WriteLine("默认方式创建数组耗时：" + time2 + " Gc总分配量" + (gcAllocate2 - gcAllocate1 - gcAllocate0));
}
内存使用截图：左侧没有波动的横线是缓冲池执行的过程，右侧为手动创建数组的执行过程
执行结果：
ArrayPool方式创建数组耗时：17545 Gc总分配量4130800
默认方式创建数组耗时：26870 Gc总分配量37354100896
2.3示例（前端文件通过后端Api上传OSS）
private static void PostFileByBytesPool(FormFile file)
{
HttpClient client = new HttpClient() { BaseAddress = new Uri("https://fileserver.com") };
var fileLen = (int)file.Length;
var fileArr = ArrayPool<byte>.Shared.Rent(fileLen);
using var stream = file.OpenReadStream();
stream.Read(fileArr, 0, fileLen);
MultipartFormDataContent content = new MultipartFormDataContent();
content.Add(new ByteArrayContent(fileArr, 0, fileLen), "id_" + Guid.NewGuid().ToString(), file.FileName);
client.PostAsync("/myfile/" + file.FileName, content).Wait();
ArrayPool<byte>.Shared.Return(fileArr, true);
}
3、Create()
ArrayPool 的Create()函数会创建一个 ConfigurableArrayPool 对象
ConfigurableArrayPool 的构造函数接收两个参数
- maxArrayLength ：单次租借的数组最大长度，不可超过
1024*1024*1024 - maxArraysPerBucket ：最多可以存在的未归还缓冲区数量
通过这两个参数可以解决 Shared 方式的两个问题：
- 自定义单个数组的最大长度，可以获取更大的内存空间用来存储大文件等
- 限定了数组的长度和最大缓冲区数量，就限定了最大的不可回收内存数量，防止高并发时缓冲池内存持续增长
示例：
//创建一个自定义缓冲池实例，单个数组最大长度为1024 * 2048，最大可同时租用10个缓冲区
ArrayPool<int> CustomerArrayPool = ArrayPool<int>.Create(1024 * 2048,10);
与Shared不同的是，如果设置 CustomerArrayPool=Null 那么在下一次垃圾回收时该缓冲池所占的内存会立马全部释放。
为防止不可预测的风险，应该保持CustomerArrayPool的存活。
同时为了防止内存的滥用应该限制CustomerArrayPool的数量
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