C#提高StringBuilder操作性能优化的方法

本篇文章主要介绍使用c# stringbuilder 的项目实践，用于减少内存分配，提高字符串操作的性能。对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧。

在 .net 中，string 对象是不可改变的。每次使用 system.string 类中的方法之一时，都要在内存中创建一个新的字符串对象，这就需要为该新对象分配新的空间。

在需要对字符串执行重复修改的情况下，与创建新的 string 对象相关的系统开销可能会非常昂贵。如果要修改字符串而不创建新的对象，则可以使用 system.text.stringbuilder 类。例如，当在一个循环中将许多字符串连接在一起时，使用 stringbuilder 类可以提升性能。

benchmarkdotnet是一款强力的.net性能基准测试库，为每个被测试的方法提供了孤立的环境。使用benchmarkdotnet, 程序员可以很容易的编写各种性能测试方法，并可以避免许多常见的坑。

本篇文章中，我们将利用 benchmarkdotnet 为我们的 stringbuilder 操作进行基准测试。

要使用本篇文章提供的代码示例，你的系统中应该安装有 visual studio 2019 或者以上版本。

1. 在visual studio中创建一个控制台应用程序项目

首先让我们在 visual studio中 创建一个 .net core 控制台应用程序项目。假设你的系统中已经安装了 visual studio 2019，请按照下面的步骤创建一个新的 .net core 控制台应用程序项目。

• 1. 启动 visual studio ide。
• 2. 点击 "创建新项目"。
• 3. 在 "创建新项目 "窗口中，从显示的模板列表中选择 "控制台应用程序（.net核心）"。
• 4. 点击 "下一步"。
• 5. 在接下来显示的 "配置你的新项目 "窗口中，指定新项目的名称和位置。
• 6. 点击创建。

这将在 visual studio 2019 中创建一个新的 .net core 控制台应用程序项目。我们将在本文的后续章节中使用这个项目来处理 stringbuilder。

2. 安装 benchmarkdotnet nuget包

要使用 benchmarkdotnet，你必须安装 benchmarkdotnet 软件包。你可以通过 visual studio 2019 ide 内的 nuget 软件包管理器，或在 nuget 软件包管理器控制台执行以下命令来完成。

install-package benchmarkdotnet

3. 使用 stringbuildercache 来减少分配

stringbuildercache 是一个内部类，在 .net 和 .net core 中可用。每当你需要创建多个 stringbuilder 的实例时，你可以使用 stringbuildercache 来大大减少分配的成本。

stringbuildercache 的工作原理是缓存一个 stringbuilder 实例，然后在需要一个新的 stringbuilder 实例时重新使用它。这减少了分配，因为你只需要在内存中拥有一个 stringbuilder 实例。

让我们用一些代码来说明这一点。在 program.cs 文件中创建一个名为 stringbuilderbenchmarkdemo 的类。创建一个名为 appendstringusingstringbuilder 的方法，代码如下。

public string appendstringusingstringbuilder()
{
    var stringbuilder = new stringbuilder();
    stringbuilder.append("first string");
    stringbuilder.append("second string");
    stringbuilder.append("third string");
    return stringbuilder.tostring();
}

上面的代码片段显示了如何使用 stringbuilder 对象来追加字符串。接下来创建一个名为 appendstringusingstringbuildercache 的方法，代码如下。

public string appendstringusingstringbuildercache()
{
    var stringbuilder = stringbuildercache.acquire();
    stringbuilder.append("first string");
    stringbuilder.append("second string");
    stringbuilder.append("third string");
    return stringbuildercache.getstringandrelease(stringbuilder);
}

上面的代码片段说明了如何使用 stringbuildercache 类的 acquire 方法创建一个 stringbuilder 实例，然后用它来追加字符串。

下面是 stringbuilderbenchmarkdemo 类的完整源代码供你参考。

[memorydiagnoser]
public class stringbuilderbenchmarkdemo { [benchmark]
      public string appendstringusingstringbuilder() {
            var stringbuilder = new stringbuilder();
            stringbuilder.append("first string");
            stringbuilder.append("second string");
            stringbuilder.append("third string");
            return stringbuilder.tostring();
      }
      [benchmark]
      public string appendstringusingstringbuildercache() {
            var stringbuilder = stringbuildercache.acquire();
            stringbuilder.append("first string");
            stringbuilder.append("second string");
            stringbuilder.append("third string");
            return stringbuildercache.getstringandrelease(stringbuilder);
      }
}

你现在必须使用 benchmarkrunner 类来指定初始起点。这是一种通知 benchmarkdotnet 在指定的类上运行基准的方式。

用以下代码替换 main 方法的默认源代码。

static void main(string[] args)
{
    var summary = benchmarkrunner.run<stringbuilderbenchmarkdemo>();
}

现在在 release 模式下编译你的项目，并在命令行使用以下命令运行基准测试。

dotnet run -p stringbuilderperfdemo.csproj -c release

下面说明了两种方法的性能差异。

正如你所看到的，使用 stringbuildercache 追加字符串要快得多，需要的分配也少。

4. 使用 stringbuilder.appendjoin 而不是 string.join

string 对象是不可变的，所以修改一个 string 对象需要创建一个新的 string 对象。因此，在连接字符串时，你应该使用 stringbuilder.appendjoin 方法，而不是string.join，以减少分配，提高性能。

下面的代码列表说明了如何使用 string.join 和 stringbuilder.appendjoin 方法来组装一个长字符串。

[benchmark]
public string usingstringjoin() {
            var list = new list < string > {
                        "a",
                        "b", "c", "d", "e"
            };
            var stringbuilder = new stringbuilder();
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                        stringbuilder.append(string.join(' ', list));
            }
            return stringbuilder.tostring();
}
[benchmark]
public string usingappendjoin() {
            var list = new list < string > {
                        "a",
                        "b", "c", "d", "e"
            };
            var stringbuilder = new stringbuilder();
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                        stringbuilder.appendjoin(' ', list);
            }
            return stringbuilder.tostring();
}

下图显示了这两种方法的基准测试结果。

请注意，对于这个操作，这两种方法的速度很接近，但 stringbuilder.appendjoin 使用的内存明显较少。

5. 使用 stringbuilder 追加单个字符

注意，在使用 stringbuilder 时，如果需要追加单个字符，应该使用 append(char) 而不是 append(string)。

请考虑以下两个方法。

[benchmark]
public string appendstringusingstring() {
      var stringbuilder = new stringbuilder();
      for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            stringbuilder.append("a");
            stringbuilder.append("b");
            stringbuilder.append("c");
      }
      return stringbuilder.tostring();
}
[benchmark]
public string appendstringusingchar() {
      var stringbuilder = new stringbuilder();
      for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            stringbuilder.append('a');
            stringbuilder.append('b');
            stringbuilder.append('c');
      }
      return stringbuilder.tostring();
}

从名字中就可以看出，appendstringusingstring 方法说明了如何使用一个字符串作为 append 方法的参数来追加字符串。

appendstringusingchar 方法说明了你如何在 append 方法中使用字符来追加字符。

下图显示了这两种方法的基准测试结果。

6. 其他 stringbuilder 优化方法

stringbuilder 允许你设置容量以提高性能。如果你知道你要创建的字符串的大小，你可以相应地设置初始容量以大大减少内存分配。

你还可以通过使用一个可重复使用的 stringbuilder 对象池来避免分配来提高 stringbuilder 的性能。

最后，请注意，由于 stringbuildercache是一个内部类，你需要将源代码粘贴到你的项目中才能使用它。回顾一下，在c#中你只能在同一个程序集或库中使用一个内部类。

因此，我们的程序文件不能仅仅通过引用 stringbuildercache 所在的库来访问 stringbuildercache 类。

这就是为什么我们把 stringbuildercache 类的源代码复制到我们的程序文件中，也就是program.cs文件。

asp.net提高stringbuilder类操作性能就向你介绍到这里，希望对你有所帮助。