.NET 预分配内存与临时分配

Question

我正在开发一些需要极低延迟并推送大量内存的应用程序，并且正在做一些测试，例如临时分配列表与预先分配和清除列表执行。 我期待预分配内存的测试运行速度更快，但令我惊讶的是，它们实际上稍微慢了一点（当我让测试运行 10 分钟时，平均差异约为 400 毫秒）。

这是我使用的测试代码：

    class Program
{
    private static byte[] buffer = new byte[50];
    private static List<byte[]> preAlloctedList = new List<byte[]>(500);

    static void Main(string[] args)
    {
        for (int k = 0; k < 5; k++)
        {
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();

            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                List<byte[]> list = new List<byte[]>(300);

                for (int j = 0; j < 300; j++)
                {
                    list.Add(buffer);
                }
            }

            sw.Stop();
            Console.WriteLine("#1: " + sw.Elapsed);
            sw.Reset();
            sw.Start();

            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            {
                for (int j = 0; j < 300; j++)
                {
                    preAlloctedList.Add(buffer);
                }

                preAlloctedList.Clear();
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine("#2: " + sw.Elapsed);
        }

        Console.ReadLine();
    }
}

现在，真正有趣的是，我并排运行 perfmon 并看到以下模式，看起来与我预期的一样：

绿色 = 第 0 代系列
蓝色 = 分配的字节数/秒
红色 = % GC 时间

下面的控制台应用程序显示了 #1 和 #2 的测试运行时

所以，我的问题是，为什么测试 #1 比 #2 快？
显然，我宁愿在我的应用程序中使用 Test #2 的 perfmon 统计信息，因为基本上没有内存压力、没有 GC 收集等，但 #1 似乎稍微快一些？
List.Clear() 会带来那么多开销吗？

谢谢，

汤姆

编辑 我做了另一个测试，使用相同的设置，但在启用服务器 GC 的情况下运行应用程序，现在 #2 变得稍微快一些

Answer 1

List.Clear() 会带来那么多开销吗？

是的，与（单个）GC.Collect(0) 相比，对Clear() 进行数千次调用可能会更慢。

据我所知，dotNet 内存系统在分配/释放短期内存块方面非常快。

但是要小心地将这个简单测试的结论带到您的实际应用中。

Answer 2

我怀疑测试#1 更快的原因是垃圾收集发生在单独的线程上，并且分配的开销低于额外的List<T>.Clear 调用。由于这些列表都不是很大（每个只有 300 个引用），而且它们都是在一个紧密的循环中创建和无根的，所以它们通常都留在第 0 代。

我在过去的分析过程中注意到了这一点 - 重用 List<T> 并在其上调用 Clear 通常比重新分配要慢。 Clear() 实际上清除了内部数组并重置了列表的参数，我认为这比列表的初始分配有（稍微）更多的开销。

但是，在我看来，这个例子实际上只是表明 .NET 中的 GC 非常非常高效。