我正在尝试尽可能快地解析二进制文件。所以这是我第一次尝试做的事情：
service using (FileStream filestream = path.OpenRead()) {
using (var d = new GZipStream(filestream, CompressionMode.Decompress)) {
using (MemoryStream m = new MemoryStream()) {
d.CopyTo(m);
m.Position = 0;
using (BinaryReaderBigEndian b = new BinaryReaderBigEndian(m)) {
while (b.BaseStream.Position != b.BaseStream.Length) {
UInt32 value = b.ReadUInt32();
} } } } }
类的实现如下：
BinaryReaderBigEndian然后，我尝试使用public static class BinaryReaderBigEndian {
public BinaryReaderBigEndian(Stream stream) : base(stream) { }
public override UInt32 ReadUInt32() {
var x = base.ReadBytes(4);
Array.Reverse(x);
return BitConverter.ToUInt32(x, 0);
} }
而不是ReadOnlySpan来提高性能。所以，我尝试做：
MemoryStream using (FileStream filestream = path.OpenRead()) {
using (var d = new GZipStream(filestream, CompressionMode.Decompress)) {
using (MemoryStream m = new MemoryStream()) {
d.CopyTo(m);
int position = 0;
ReadOnlySpan<byte> stream = new ReadOnlySpan<byte>(m.ToArray());
while (position != stream.Length) {
UInt32 value = stream.ReadUInt32(position);
position += 4;
} } } }
类的更改位置：
BinaryReaderBigEndian但是，不幸的是，我没有发现任何改善。那么，我在哪里做错了？
答案 0 :(得分：5)
我在我的计算机（ Intel Q9400、8 GiB RAM，SSD磁盘，Win10 x64 Home，.NET Framework 4/7/2）上对您的代码进行了一些测量，并测试了15 MB（解压缩后）的文件< / em>），结果如下：
无跨度版本： 520毫秒
跨度版本： 720毫秒
因此Span版本实际上要慢一些！为什么？因为new ReadOnlySpan<byte>(m.ToArray())执行整个文件的附加副本，并且ReadUInt32()也执行Span的许多切片（切片很便宜，但不是免费的）。由于您执行了更多的工作，所以不能仅仅因为使用Span而期望性能会更好。
那么我们可以做得更好吗？是。事实证明，代码中最慢的部分实际上是垃圾收集，这是由于重复分配了由Array方法中的.ToArray()调用创建的4字节ReadUInt32() 。您可以通过自己实现ReadUInt32()来避免这种情况。这非常容易，并且不需要进行Span切片。您也可以将new ReadOnlySpan<byte>(m.ToArray())替换为new ReadOnlySpan<byte>(m.GetBuffer()).Slice(0, (int)m.Length);，以执行廉价的切片，而不是复制整个文件。所以现在代码看起来像这样：
public static void Read(FileInfo path)
{
using (FileStream filestream = path.OpenRead())
{
using (var d = new GZipStream(filestream, CompressionMode.Decompress))
{
using (MemoryStream m = new MemoryStream())
{
d.CopyTo(m);
int position = 0;
ReadOnlySpan<byte> stream = new ReadOnlySpan<byte>(m.GetBuffer()).Slice(0, (int)m.Length);
while (position != stream.Length)
{
UInt32 value = stream.ReadUInt32(position);
position += 4;
}
}
}
}
}
public static class BinaryReaderBigEndian
{
public static UInt32 ReadUInt32(this ReadOnlySpan<byte> stream, int start)
{
UInt32 res = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
res = (res << 8) | (((UInt32)stream[start + i]) & 0xff);
}
return res;
}
}
有了这些更改，我从 720毫秒降到了 165毫秒（快了4倍）。听起来不错，不是吗？但是我们可以做得更好。我们可以完全避免MemoryStream复制和内联，并进一步优化ReadUInt32()：
public static void Read(FileInfo path)
{
using (FileStream filestream = path.OpenRead())
{
using (var d = new GZipStream(filestream, CompressionMode.Decompress))
{
var buffer = new byte[64 * 1024];
do
{
int bufferDataLength = FillBuffer(d, buffer);
if (bufferDataLength % 4 != 0)
throw new Exception("Stream length not divisible by 4");
if (bufferDataLength == 0)
break;
for (int i = 0; i < bufferDataLength; i += 4)
{
uint value = unchecked(
(((uint)buffer[i]) << 24)
| (((uint)buffer[i + 1]) << 16)
| (((uint)buffer[i + 2]) << 8)
| (((uint)buffer[i + 3]) << 0));
}
} while (true);
}
}
}
private static int FillBuffer(Stream stream, byte[] buffer)
{
int read = 0;
int totalRead = 0;
do
{
read = stream.Read(buffer, totalRead, buffer.Length - totalRead);
totalRead += read;
} while (read > 0 && totalRead < buffer.Length);
return totalRead;
}
现在所需时间不到 90毫秒（比原始速度快8倍！）。而且没有Span！ Span在允许执行切片并避免数组复制的情况下非常有用，但仅凭盲目使用它并不能提高性能。毕竟，Span被设计为具有performance characteristics on par with Array，但并不是更好（并且仅在具有特殊支持的运行时，例如.NET Core 2.1上）。