C＃表现好奇心

Question

对下面的程序非常好奇（是的，在没有附带调试器的情况下在发布模式下运行），第一个循环为数组的每个元素分配一个新对象，并且需要大约一秒钟才能运行。

所以我想知道哪个部分占用了最多的时间 - 对象创建或分配。所以我创建了第二个循环来测试创建对象所需的时间，第三个循环来测试分配时间，并且都在几毫秒内运行。发生了什么事？

static class Program
{
    const int Count = 10000000;

    static void Main()
    {
        var objects = new object[Count];
        var sw = new Stopwatch();
        sw.Restart();
        for (var i = 0; i < Count; i++)
        {
            objects[i] = new object();
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds); // ~800 ms
        sw.Restart();
        object o = null;
        for (var i = 0; i < Count; i++)
        {
            o = new object();
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds); // ~ 40 ms
        sw.Restart();
        for (var i = 0; i < Count; i++)
        {
            objects[i] = o;
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds); // ~ 50 ms
    }
}

Answer 1

当创建占用少于85,000字节RAM且不是double数组的对象时，它被放置在称为Generation Zero堆的内存区域中。每当Gen0堆增长到一定大小时，系统可以找到实时引用的Gen0堆中的每个对象都被复制到Gen1堆;然后批量擦除Gen0堆，以便有更多新对象的空间。如果Gen1堆达到一定大小，那么存在引用的所有内容都将被复制到Gen2堆中，从而可以批量擦除Gen0堆。

如果创建并立即放弃了许多对象，Gen0堆将重复填充，但Gen0堆中的极少数对象必须复制到Gen1堆。因此，如果有的话，Gen1堆将非常缓慢地填充。相反，如果Gen0堆中的大多数对象仍然在Gen0堆已满时被引用，则系统必须将这些对象复制到Gen1堆。这将迫使系统花费时间复制这些对象，并且Gen1堆也可能填满足够的以至于必须扫描实时对象，并且那里的所有活动对象将不得不再次复制到Gen2堆。所有这些都需要更多时间。

在第一次测试中减慢事情的另一个问题是，当尝试识别所有实时Gen0对象时，系统可以忽略任何Gen1或Gen2对象，只有在自上一代Gen0集合以来尚未触及它们时。在第一个循环期间，将objects数组不断触摸;因此，每个Gen0集合都必须花时间处理它。在第二个循环期间，它根本没有被触及，所以即使将有尽可能多的Gen0集合，它们也不会花费很长时间来执行。在第三个循环期间，将不断触摸数组，但不会创建新的堆对象，因此不需要垃圾收集周期，并且它们将花费多长时间并不重要。

如果你要添加第四个循环，它在每次传递中创建并放弃了一个对象，但是也存储在一个数组槽中，它是对一个预先存在的对象的引用，我希望它需要比合并时间更长的时间第二和第三循环，即使它将执行相同的操作。可能没有第一个循环那么多的时间，因为很少有新创建的对象需要从Gen0堆中复制出来，但是比第二个循环更长，因为需要额外的工作来确定哪些对象仍然存在。如果你想进一步探究一些事情，用嵌套循环进行第五次测试可能会很有趣：

for (int ii=0; ii<1024; ii++)
  for (int i=ii; i<Count; i+=1024)
     ..

我不知道确切的细节，但.NET试图通过将它们细分为块来扫描整个大型数组，其中只有一小部分被触摸。如果触摸了大块的大块，则必须扫描该块中的所有引用，但是可以忽略存储在自上一代Gen0集合以来未被触摸的块中的引用。如上所示断开循环可能会导致.NET最终触及Gen0集合之间数组中的大部分块，很可能比第一个循环产生更慢的时间。

Answer 2

1. 您创建 1000万对象并将其存储在不同的位置 在记忆中。这里的内存消耗最高。
2. 您创建了 1000万个对象，但它们并未存储在任何位置， 刚丢弃。
3. 您创建 1个对象并为其创建 1000万个引用 记忆消耗。

是的，性能分析低于仅 10万对象（1000万将花费太长时间）。



UPDATE：此图显示了第一种情况下内存分配的CPU工作。注意JIT_New@@...函数占用80.5％的CPU时间。



UPDATE2：以及CaseTwo的完整CPU时间。



UPDATE3：仅为完整性，第三种情况