Question

我注意到启动时间会因此而有所不同我放置了一段初始化代码。我觉得这很奇怪，所以我写了一个小基准，这证实了我的怀疑。似乎在调用main方法之前执行的代码比正常情况慢。

为什么Benchmark();以不同的速度运行，具体取决于在常规代码路径之前和之后调用？

以下是基准代码：

class Program {
    static Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
    static Program program = new Program();

    static void Main() {
        Console.WriteLine("main method:");
        Benchmark();
        Console.WriteLine();

        new Program();
    }

    static Program() {
        Console.WriteLine("static constructor:");
        Benchmark();
        Console.WriteLine();
    }

    public Program() {
        Console.WriteLine("public constructor:");
        Benchmark();
        Console.WriteLine();
    }

    static void Benchmark() {
        for (int t = 0; t < 5; t++) {
            stopwatch.Reset();
            stopwatch.Start();
            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
                IsPrime(2 * i + 1);
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine(stopwatch.ElapsedMilliseconds + " ms");
        }
    }

    static Boolean IsPrime(int x) {
        if ((x & 1) == 0)
            return x == 2;
        if (x < 2)
            return false;
        for (int i = 3, s = (int)Math.Sqrt(x); i <= s; i += 2)
            if (x % i == 0)
                return false;
        return true;
    }
}

结果表明，对于Benchmark()属性的静态构造函数和构造函数，static Program program的运行速度几乎慢了两倍：

// static Program program = new Program()
public constructor:
894 ms
895 ms
887 ms
884 ms
883 ms

static constructor:
880 ms
872 ms
876 ms
876 ms
872 ms

main method:
426 ms
428 ms
426 ms
426 ms
426 ms

// new Program() in Main()
public constructor:
426 ms
427 ms
426 ms
426 ms
426 ms

基准测试循环中迭代次数加倍导致所有时间加倍，这表明所产生的性能损失不是常数，而是一个因素。

// static Program program = new Program()
public constructor:
2039 ms
2024 ms
2020 ms
2019 ms
2013 ms

static constructor:
2019 ms
2028 ms
2019 ms
2021 ms
2020 ms

main method:
1120 ms
1120 ms
1119 ms
1120 ms
1120 ms

// new Program() in Main()
public constructor:
1120 ms
1128 ms
1124 ms
1120 ms
1122 ms

为什么会出现这种情况？如果初始化在它所属的地方完成，那么这将是有意义的。测试是在.NET 4，发布模式和优化中完成的。

Answer 1

这是一个记录完备的事实。

静态构造函数很慢。 .net运行时不够智能，无法优化它们。

参考：Performance penalty of static constructors

显式静态构造函数很昂贵，因为它们要求运行时确保准确设置该值在访问该类的任何成员之前。确切的成本是取决于场景，但在某些情况下它可能非常明显。

Answer 2

这是一个非常有趣的问题。我花了一些时间试验你的程序的变种。以下是一些观察结果：

如果将Benchmark（）静态方法移动到另一个类中，静态构造函数的性能损失就会消失。
如果将Benchmark（）方法转换为实例方法，性能损失就会消失。
当我分析您的快速案例（1,2）和慢速案例（3,4）时，缓慢的案例在CLR帮助器方法中花费了额外的时间，特别是JIT_GetSharedNonGCStaticBase_Helper。

根据这些信息，我可以推测出现了什么。 CLR需要确保每个静态构造函数最多执行一次。一个复杂因素是静态构造函数可能形成一个循环（例如，如果类A包含类型B的静态字段，而类B包含类型A的静态字段）。

在静态构造函数内执行时，JIT编译器插入会检查一些静态方法调用，以防止由于循环类依赖性而导致潜在的无限循环。一旦从静态构造函数外部调用静态方法，CLR就会重新编译该方法以删除检查。

这应该与正在发生的事情非常接近。

静态构造函数中的代码运行较慢

2 个答案: