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類與結構體性能對比測驗——以封裝網路心跳包為例

2020-09-16 11:36:20 .NET開發

目錄

  • 1.背景
  • 2.用類來封裝以太網心跳包的優缺點
    • 2.1.優點
    • 2.2.缺點
  • 3.網路心跳包封裝類
  • 4.實作IDisposable介面
  • 5.應用層呼叫
  • 6.Dispose()方法生效的測驗
  • 7.測驗性能對比
  • 8.綜上,在C#里,結構體主要作用有如下兩點:

1.背景

接上篇文章深入淺出C#結構體——封裝以太網心跳包的結構為例,使用結構體性能不佳,而且也說明了原因,本篇文章詳細描述了以類來封裝網路心跳包的優缺點,結果大大提升了決議性能,

2.用類來封裝以太網心跳包的優缺點

2.1.優點

  • 可以在類里直接new byte[],即直接實體位元組陣列,然后寫初始化方法或者建構式中直接對傳進來的快取進行拷貝賦值;
  • 無需裝箱拆箱;
  • 類屬于參考型別,無需像結構體進行值拷貝,底層直接就是智能指標;
  • 智能指標指向同一片記憶體,省記憶體空間;
  • 可以在類里寫很多方便的方法,這也就是面向物件,面向領域的基石,方便以后擴展;

2.2.缺點

  • 存在堆里,讀取性能會比堆疊稍差(現在PC端的計算速度很快,基本可忽略不計);
  • 雖然類也屬于GC的托管資源,但是GC什么時候進行自動回收不可控制,需要實作IDisposable介面,用完該類,手動對該類進行釋放動作;

使用類的實際性能怎樣,我們用測驗資料說話,后面會放上與結構體測驗的性能對比資料,

3.網路心跳包封裝類

這里全部都命名成了位元組陣列,包括 public byte[] type=new byte[1];因為如果是byte type型別,我不知道如何去釋放這一值型別,怕到時候引起記憶體泄露等問題,然后在建構式里面將快取buf拷貝到了類的各個屬性中,就是這么簡單,

    public class TcpHeartPacketClass: BaseDisposable
    {
        private bool _disposed; //表示是否已經被回收
        public TcpHeartPacketClass(byte[] buf)
        {
            Buffer.BlockCopy(buf, 0, head, 0, 4);
            type[0] = buf[4];
            Buffer.BlockCopy(buf, 4, length, 0, 2);
            Buffer.BlockCopy(buf, 6, Mac, 0, 6);
            Buffer.BlockCopy(buf, 12, data, 0, 104);
            Buffer.BlockCopy(buf, 116, tail, 0, 4);
        }
        protected override void Dispose(bool disposing)
        {
            if (!_disposed) //如果還沒有被回收
            {
                if (disposing) //如果需要回收一些托管資源
                {
                    //TODO:回收托管資源,呼叫IDisposable的Dispose()方法就可以
                    
                }
                //TODO:回收非托管資源,把之設定為null,等待CLR呼叫解構式的時候回收
                head = null;
                type = null;
                length = null;
                Mac = null;
                data = https://www.cnblogs.com/JerryMouseLi/p/null;
                tail = null;

                _disposed = true;

            }
            base.Dispose(disposing);//再呼叫父類的垃圾回收邏輯
        }

        public byte[] head=new byte[4];

        public byte[] type=new byte[1];

        public byte[] length = new byte[2];

        public byte[] Mac = new byte[6];

        public byte[] data = new byte[104];//資料體

        public byte[] tail = new byte[4];
    }  

4.實作IDisposable介面

用完類之后,為了主動去釋放類,我封裝了一個釋放基類BaseDisposable,詳見代碼注釋,有不明白的地方可以在評論區提問,我會詳細作答,

    public class BaseDisposable : IDisposable
    {
        ~BaseDisposable()
        {
            //垃圾回收器將呼叫該方法,因此引數需要為false,
            Dispose(false);
        }

        /// <summary>
        /// 是否已經呼叫了 Dispose(bool disposing)方法,
        ///     應該定義成 private 的,這樣可以使基類和子類互不影響,
        /// </summary>
        private bool disposed = false;

        /// <summary>
        /// 所有回收作業都由該方法完成,
        ///     子類應重寫(override)該方法,
        /// </summary>
        /// <param name="disposing"></param>
        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            // 避免重復呼叫 Dispose ,
            if (!disposed) return;

            // 適應多執行緒環境,避免產生執行緒錯誤,
            lock (this)
            {
                if (disposing)
                {
                    // ------------------------------------------------
                    // 在此處寫釋放托管資源的代碼
                    // (1) 有 Dispose() 方法的,呼叫其 Dispose() 方法,
                    // (2) 沒有 Dispose() 方法的,將其設為 null,
                    // 例如:
                    //     xxDataTable.Dispose();
                    //     xxDataAdapter.Dispose();
                    //     xxString = null;
                    // ------------------------------------------------
                }

                // ------------------------------------------------
                // 在此處寫釋放非托管資源
                // 例如:
                //     檔案句柄等
                // ------------------------------------------------
                disposed = true;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 該方法由程式呼叫,在呼叫該方法之后物件將被終結,
        ///     該方法定義在IDisposable介面中,
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            //因為是由程式呼叫該方法的,因此引數為true,
            Dispose(true);
            //因為我們不希望垃圾回收器再次終結物件,因此需要從終結串列中去除該物件,
            GC.SuppressFinalize(this);
        }

        /// <summary>
        /// 呼叫 Dispose() 方法,回收資源,
        /// </summary>
        public void Close()
        {
            Dispose();
        }
    }

5.應用層呼叫

    DateTime packetClassStart = DateTime.Now;

    TcpHeartPacketClass tcpHeartPacketClass = neTcpHeartPacketClass(ReceviveBuff);

    DateTime packetClassEnd = DateTime.Now;
    TimeSpan toClassTs = packetClassEnd.Subtra(packetClassStart);
    try
    {
    tcpHeartPacketClass.head[0] = 0x11;
    
    LoggerHelper.Info("類中的包頭:" + BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.head));
    Console.WriteLine("類中的包頭:{0}", BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.head));

    LoggerHelper.Info("類中的包型別:" tcpHeartPacketClass.type.ToString());
    Console.WriteLine("類中的包型別:{0}"tcpHeartPacketClass.type.ToString());

    LoggerHelper.Info("類中的包長度:" + BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.length));
    Console.WriteLine("類中的包長度:{0}", BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.length));

    LoggerHelper.Info("類中的MAC地址:" + BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.Mac));
    Console.WriteLine("類中的MAC地址:{0}", BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.Mac));

    LoggerHelper.Info("類中的注冊包內容:" + BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.data));
    Console.WriteLine("類中的注冊包內容:{0}"BitConverter.ToString(tcpHeartPacketClass.data));

    LoggerHelper.Info("類中的包尾:" + BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.tail));
    Console.WriteLine("類中的包尾:{0}", BitConverteToString(tcpHeartPacketClass.tail));

    Console.WriteLine("位元組陣列類中分割總共花費{0}ms\n"toClassTs.TotalMilliseconds);
    }
    finally
    {
        IDisposable disposable = tcpHeartPacketClass as IDisposable;
        if (disposable != null)
            disposable.Dispose();
    }

6.Dispose()方法生效的測驗

在ty...finally塊執行完Dispose()方法之后,再去給類的某個屬性賦值,我們看是否報錯,如果報錯賦值給空物件則證明釋放成功,

    finally
    {
        IDisposable disposable = tcpHeartPacketClass        IDisposable;
        if (disposable != null)
            disposable.Dispose();
    }
    tcpHeartPacketClass.head[0] = 0x12;

如下報錯,翻譯過來意思就是物件參考沒有對應的實體,也就是被我們給釋放掉了,

7.測驗性能對比

通過上圖可以看到,上面的類決議的是微秒級別的,而文章深入淺出C#結構體——封裝以太網心跳包的結構為例決議的是幾十微秒級別的,差了差不多5到10倍的性能,

由此可見,在這種應用場景下,使用類來封裝網路心跳包比結構體封裝更合理,

8.綜上,在C#里,結構體主要作用有如下兩點:

  • 資料長度很短,構造16位元組以下的新型別,而且結構體內的子型別必須是值型別,不然沒意義,其目的是為了適應堆疊上的高效讀取;
  • 為了兼容一些來自C跟C++的庫;
    避開以上兩點,我認為在C#新開發的應用程式中,可以完全的用類來取代結構體(僅代表個人觀點),

著作權宣告:本文為博主原創文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 著作權協議,轉載請附上原文出處鏈接和本宣告,

本文鏈接:https://www.cnblogs.com/JerryMouseLi/p/12610332.html

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/net/56681.html

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