为什么我在 ToLookup 之前放一个额外的 ToArray 会更快？

Question

我们有一个将 .csv 文件解析为查找的简短方法：

ILookup<string, DgvItems> ParseCsv( string fileName )
{
    var file = File.ReadAllLines( fileName );
    return file.Skip( 1 ).Select( line => new DgvItems( line ) ).ToLookup( item => item.StocksID );
}

以及DgvItems的定义：

public class DgvItems
{
    public string DealDate { get; }

    public string StocksID { get; }

    public string StockName { get; }

    public string SecBrokerID { get; }

    public string SecBrokerName { get; }

    public double Price { get; }

    public int BuyQty { get; }

    public int CellQty { get; }

    public DgvItems( string line )
    {
        var split = line.Split( ',' );
        DealDate = split[0];
        StocksID = split[1];
        StockName = split[2];
        SecBrokerID = split[3];
        SecBrokerName = split[4];
        Price = double.Parse( split[5] );
        BuyQty = int.Parse( split[6] );
        CellQty = int.Parse( split[7] );
    }
}

我们发现如果我们在ToLookup() 之前添加一个额外的ToArray()，如下所示：

static ILookup<string, DgvItems> ParseCsv( string fileName )
{
    var file = File.ReadAllLines( fileName  );
    return file.Skip( 1 ).Select( line => new DgvItems( line ) ).ToArray().ToLookup( item => item.StocksID );
}

后者明显更快。更具体地说，当使用140万行的测试文件时，前者大约需要4.3秒，后者大约需要3秒。

我预计ToArray() 应该需要额外的时间，所以后者应该会稍微慢一些。为什么它实际上更快？

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额外信息：

1. 我们发现了这个问题，因为还有另一种方法可以将相同的 .csv 文件解析为不同的格式，并且需要大约 3 秒，因此我们认为这个方法应该能够在 3 秒内完成相同的操作。

2. 原始数据类型为Dictionary<string, List<DgvItems>>，原始代码没有使用linq，结果类似。

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BenchmarkDotNet 测试类：

public class TestClass
{
    private readonly string[] Lines;

    public TestClass()
    {
        Lines = File.ReadAllLines( @"D:\20110315_Random.csv" );
    }

    [Benchmark]
    public ILookup<string, DgvItems> First()
    {
        return Lines.Skip( 1 ).Select( line => new DgvItems( line ) ).ToArray().ToLookup( item => item.StocksID );
    }

    [Benchmark]
    public ILookup<string, DgvItems> Second()
    {
        return Lines.Skip( 1 ).Select( line => new DgvItems( line ) ).ToLookup( item => item.StocksID );
    }
}

结果：

| Method |    Mean |    Error |   StdDev |
|------- |--------:|---------:|---------:|
|  First | 2.530 s | 0.0190 s | 0.0178 s |
| Second | 3.620 s | 0.0217 s | 0.0203 s |

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我在原始代码的基础上做了另一个测试。看来问题不在 Linq 上。

public class TestClass
{
    private readonly string[] Lines;

    public TestClass()
    {
        Lines = File.ReadAllLines( @"D:\20110315_Random.csv" );
    }

    [Benchmark]
    public Dictionary<string, List<DgvItems>> First()
    {
        List<DgvItems> itemList = new List<DgvItems>();
        for ( int i = 1; i < Lines.Length; i++ )
        {
            itemList.Add( new DgvItems( Lines[i] ) );
        }

        Dictionary<string, List<DgvItems>> dictionary = new Dictionary<string, List<DgvItems>>();

        foreach( var item in itemList )
        {
            if( dictionary.TryGetValue( item.StocksID, out var list ) )
            {
                list.Add( item );
            }
            else
            {
                dictionary.Add( item.StocksID, new List<DgvItems>() { item } );
            }
        }

        return dictionary;
    }

    [Benchmark]
    public Dictionary<string, List<DgvItems>> Second()
    {
        Dictionary<string, List<DgvItems>> dictionary = new Dictionary<string, List<DgvItems>>();
        for ( int i = 1; i < Lines.Length; i++ )
        {
            var item = new DgvItems( Lines[i] );

            if ( dictionary.TryGetValue( item.StocksID, out var list ) )
            {
                list.Add( item );
            }
            else
            {
                dictionary.Add( item.StocksID, new List<DgvItems>() { item } );
            }
        }

        return dictionary;
    }
}

结果：

| Method |    Mean |    Error |   StdDev |
|------- |--------:|---------:|---------:|
|  First | 2.470 s | 0.0218 s | 0.0182 s |
| Second | 3.481 s | 0.0260 s | 0.0231 s |

Answer 1

我设法用下面的简化代码复制了这个问题：

var lookup = Enumerable.Range(0, 2_000_000)
    .Select(i => ( (i % 1000).ToString(), i.ToString() ))
    .ToArray() // +20% speed boost
    .ToLookup(x => x.Item1);

创建的元组的成员必须是字符串，这一点很重要。从上面的代码中去掉两个.ToString()就消除了ToArray的优势。 .NET Framework 的行为与 .NET Core 略有不同，因为只需删除第一个 .ToString() 即可消除观察到的差异。

我不知道为什么会这样。