.Net性能调优-ArrayPool详情

• 2、shared
  
• 2.3示例（前端文件通过后端api上传oss）
  
• 3、create()
  

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)
return 归还缓冲区的时候，如果不设置 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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