Question

我遇到了需要根据对象类型进行动态调度的问题。基于我需要发送的类型在编译时是已知的 - 在我的示例中，它们 17 。

我最初的猜测是使用Dictionary<Type, Action<Object>>进行调度，并使用obj.GetType()找出相应的操作。但后来我决定使用 BenchmarkDotNet 来查看我是否可以做得更好以及调度查找的确切成本。贝娄是我用于基准测试的代码。

public class Program
{
    private static readonly Object Value = Guid.NewGuid();
    private static readonly Dictionary<Type, Action<Object>> Dictionary = new Dictionary<Type, Action<Object>>()
    {
        [ typeof( Byte ) ] = x => Empty( (Byte)x ),
        [ typeof( Byte[] ) ] = x => Empty( (Byte[])x ),
        [ typeof( SByte ) ] = x => Empty( (SByte)x ),
        [ typeof( Int16 ) ] = x => Empty( (Int16)x ),
        [ typeof( UInt16 ) ] = x => Empty( (UInt16)x ),
        [ typeof( Int32 ) ] = x => Empty( (Int32)x ),
        [ typeof( UInt32 ) ] = x => Empty( (UInt32)x ),
        [ typeof( Int64 ) ] = x => Empty( (Int64)x ),
        [ typeof( UInt64 ) ] = x => Empty( (UInt64)x ),
        [ typeof( Decimal ) ] = x => Empty( (Decimal)x ),
        [ typeof( Single ) ] = x => Empty( (Single)x ),
        [ typeof( Double ) ] = x => Empty( (Double)x ),
        [ typeof( String ) ] = x => Empty( (String)x ),
        [ typeof( DateTime ) ] = x => Empty( (DateTime)x ),
        [ typeof( TimeSpan ) ] = x => Empty( (TimeSpan)x ),
        [ typeof( Guid ) ] = x => Empty( (Guid)x ),
        [ typeof( Char ) ] = x => Empty( (Char)x ),
    };


    [Benchmark]
    public void Switch() => Switch( Value );


    [Benchmark]
    public void Lookup() => Lookup( Value );


    private static void Switch( Object value )
    {
        if ( value is Byte ) goto L_Byte;
        if ( value is SByte ) goto L_SByte;
        if ( value is Int16 ) goto L_Int16;
        if ( value is UInt16 ) goto L_UInt16;
        if ( value is Int32 ) goto L_Int32;
        if ( value is UInt32 ) goto L_UInt32;
        if ( value is Int64 ) goto L_Int64;
        if ( value is UInt64 ) goto L_UInt64;
        if ( value is Decimal ) goto L_Decimal;
        if ( value is Single ) goto L_Single;
        if ( value is Double ) goto L_Double;
        if ( value is DateTime ) goto L_DateTime;
        if ( value is TimeSpan ) goto L_TimeSpan;
        if ( value is DateTimeOffset ) goto L_DateTimeOffset;
        if ( value is String ) goto L_String;
        if ( value is Byte[] ) goto L_ByteArray;
        if ( value is Char ) goto L_Char;
        if ( value is Guid ) goto L_Guid;

        return;

        L_Byte: Empty( (Byte)value ); return;
        L_SByte: Empty( (SByte)value ); return;
        L_Int16: Empty( (Int16)value ); return;
        L_UInt16: Empty( (UInt16)value ); return;
        L_Int32: Empty( (Int32)value ); return;
        L_UInt32: Empty( (UInt32)value ); return;
        L_Int64: Empty( (Int64)value ); return;
        L_UInt64: Empty( (UInt64)value ); return;
        L_Decimal: Empty( (Decimal)value ); return;
        L_Single: Empty( (Single)value ); return;
        L_Double: Empty( (Double)value ); return;
        L_DateTime: Empty( (DateTime)value ); return;
        L_DateTimeOffset: Empty( (DateTimeOffset)value ); return;
        L_TimeSpan: Empty( (TimeSpan)value ); return;
        L_String: Empty( (String)value ); return;
        L_ByteArray: Empty( (Byte[])value ); return;
        L_Char: Empty( (Char)value ); return;
        L_Guid: Empty( (Guid)value ); return;
    }


    private static void Lookup( Object value )
    {
        if ( Dictionary.TryGetValue( value.GetType(), out var action ) )
        {
            action( value );
        }
    }


    [MethodImpl( MethodImplOptions.NoInlining )]
    private static void Empty<T>( T value ) { }


    static void Main( string[] args )
    {
        BenchmarkRunner.Run( typeof( Program ) );

        Console.ReadLine();
    }
}

在我的示例中，我使用盒装 Guid 运行测试，这是手工制作的Switch功能中最糟糕的情况。至少可以说结果令人惊讶：

BenchmarkDotNet=v0.10.11, OS=Windows 10 Redstone 3 [1709, Fall Creators Update] (10.0.16299.125)
    Processor=Intel Core i7-4790K CPU 4.00GHz (Haswell), ProcessorCount=8
    Frequency=3903988 Hz, Resolution=256.1483 ns, Timer=TSC
      [Host]     : .NET Framework 4.7 (CLR 4.0.30319.42000), 32bit LegacyJIT-v4.7.2600.0
      DefaultJob : .NET Framework 4.7 (CLR 4.0.30319.42000), 32bit LegacyJIT-v4.7.2600.0

     Method |     Mean |     Error |    StdDev |
    ------- |---------:|----------:|----------:|
     Switch | 13.21 ns | 0.1057 ns | 0.0989 ns |
     Lookup | 28.22 ns | 0.1082 ns | 0.1012 ns |

对于最糟糕的情况，开关功能快2倍。如果我重新排序ifs，那么最常见的类型首先是平均值，我希望它的运行速度提高3-5倍。

我的问题是18个检查如何比单个字典查找快得多？我错过了一些明显的东西吗？

编辑：

原始测试是x64机器上的x86（Prefer 32bit）模式。我也在64版本的版本中运行测试：

    Method |      Mean |     Error |    StdDev |
---------- |----------:|----------:|----------:|
    Switch | 12.451 ns | 0.0600 ns | 0.0561 ns |
    Lookup | 22.552 ns | 0.1108 ns | 0.1037 ns |

Answer 1

我绝不是IL性能大师，但如果你反编译并特别关注IL，这是有道理的。

is运算符只有4个操作码（ldarg，isinst，ldnull，cgt），每个交换机部分总共只有7个，并且添加了goto。Switch的操作部分调用{然后{1}}是另一个6，给出17 * 7 + 6 = 125最大。

相比之下Empty()可能只是一个方法调用，但在此内部它正在进行大量的工作散列，循环和比较值：

http://referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/collections/generic/dictionary.cs,2e5bc6d8c0f21e67

Dictionary.TryGetValue

http://referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/collections/generic/dictionary.cs,bcd13bb775d408f1

public bool TryGetValue(TKey key, out TValue value) {
    int i = FindEntry(key);
    if (i >= 0) {
        value = entries[i].value;
        return true;
    }
    value = default(TValue);
    return false;
}

仅private int FindEntry(TKey key) { if( key == null) { ThrowHelper.ThrowArgumentNullException(ExceptionArgument.key); } if (buckets != null) { int hashCode = comparer.GetHashCode(key) & 0x7FFFFFFF; for (int i = buckets[hashCode % buckets.Length]; i >= 0; i = entries[i].next) { if (entries[i].hashCode == hashCode && comparer.Equals(entries[i].key, key)) return i; } } return -1; }内的for循环就是每个循环的31个操作码，只为这部分提供了527个操作码。

这是非常基本的分析，但很容易看出开关应该更高效。通常情况下，您需要考虑性能与可读性和可维护性。如果使用字典查找为您提供更好的代码，那么性能损失（15ns）很少会超过该优势。

在比较字典查找与多个数据时，意外的性能结果是.NET 4.7中的运算符

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