【发布时间】：2018-05-03 07:53:26
【问题描述】：
首先，这与Why is Func<> created from Expression> slower than Func<> declared directly? 不同，而且令人惊讶的是正好相反。此外，我在研究这个问题时发现的所有链接和问题都源自 2010-2012 年的时间段，所以我决定在这里打开一个新问题，看看是否有一些关于当前状态的讨论.NET 生态系统中的行为。
也就是说，我正在使用 .NET Core 2.0 和 .NET 4.7.1，并且看到一些关于从编译表达式创建的委托与被描述和声明为 CLR 对象的委托的一些奇怪的性能指标。
关于我如何偶然发现这个问题的一些背景信息，我正在做一个测试，涉及在 1,000 和 10,000 个对象的数组中选择数据，并注意到如果我使用编译表达式，它会得到更快的结果。我设法将其归结为一个非常简单的项目，该项目可以重现此问题，您可以在此处找到：
https://github.com/Mike-EEE/StackOverflow.Performance.Delegates
对于测试，我使用了两组基准测试，它们具有编译委托和声明委托配对，总共有四个核心基准测试。
第一个委托集由一个返回空字符串的空委托组成。第二组是一个委托，其中有一个简单的表达式。我想证明这个问题发生在最简单的委托以及其中包含已定义主体的委托中。
这些测试随后通过出色的 Benchmark.NET 性能产品在 CLR 运行时和 .NET Core 运行时上运行，总共产生了八个基准测试。此外，我还利用同样出色的 Benchmark.NET disassembly diagnoser 发出在基准测量的 JIT 期间遇到的反汇编。我在下面分享这个结果。
这是运行基准测试的代码。您可以看到它非常简单：
[CoreJob, ClrJob, DisassemblyDiagnoser(true, printSource: true)]
public class Delegates
{
readonly DelegatePair<string, string> _empty;
readonly DelegatePair<string, int> _expression;
readonly string _message;
public Delegates() : this(new DelegatePair<string, string>(_ => default, _ => default),
new DelegatePair<string, int>(x => x.Length, x => x.Length)) {}
public Delegates(DelegatePair<string, string> empty, DelegatePair<string, int> expression,
string message = "Hello World!")
{
_empty = empty;
_expression = expression;
_message = message;
EmptyDeclared();
EmptyCompiled();
ExpressionDeclared();
ExpressionCompiled();
}
[Benchmark]
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
[Benchmark]
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
[Benchmark]
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
[Benchmark]
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
}
这些是我在 Benchmark.NET 中看到的结果：
BenchmarkDotNet=v0.10.14, OS=Windows 10.0.16299.371 (1709/FallCreatorsUpdate/Redstone3)
Intel Core i7-4820K CPU 3.70GHz (Haswell), 1 CPU, 8 logical and 8 physical cores
.NET Core SDK=2.1.300-preview2-008533
[Host] : .NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT
Clr : .NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0
Core : .NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT
Method | Job | Runtime | Mean | Error | StdDev |
------------------- |----- |-------- |----------:|----------:|----------:|
EmptyDeclared | Clr | Clr | 1.3691 ns | 0.0302 ns | 0.0282 ns |
EmptyCompiled | Clr | Clr | 1.1851 ns | 0.0381 ns | 0.0357 ns |
ExpressionDeclared | Clr | Clr | 1.3805 ns | 0.0314 ns | 0.0294 ns |
ExpressionCompiled | Clr | Clr | 1.1431 ns | 0.0396 ns | 0.0371 ns |
EmptyDeclared | Core | Core | 1.5733 ns | 0.0329 ns | 0.0308 ns |
EmptyCompiled | Core | Core | 0.9326 ns | 0.0275 ns | 0.0244 ns |
ExpressionDeclared | Core | Core | 1.6040 ns | 0.0394 ns | 0.0368 ns |
ExpressionCompiled | Core | Core | 0.9380 ns | 0.0485 ns | 0.0631 ns |
请注意，使用已编译委托的基准测试始终更快。
最后，这里是每个基准测试遇到的反汇编结果：
<style type="text/css">
table { border-collapse: collapse; display: block; width: 100%; overflow: auto; }
td, th { padding: 6px 13px; border: 1px solid #ddd; }
tr { background-color: #fff; border-top: 1px solid #ccc; }
tr:nth-child(even) { background: #f8f8f8; }
</style>
</head>
<body>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.EmptyDeclared</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8f0ea0 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyDeclared()
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8f0ea4 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`4f8f0ea8 488b01 mov rax,qword ptr [rcx]
00007ffd`4f8f0eab 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8f0eaf 33d2 xor edx,edx
00007ffd`4f8f0eb1 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8f0eb4 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c8d8b0 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyDeclared()
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c8d8b4 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`39c8d8b8 488b01 mov rax,qword ptr [rcx]
00007ffd`39c8d8bb 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c8d8bf 33d2 xor edx,edx
00007ffd`39c8d8c1 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c8d8c4 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.EmptyCompiled</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8e0ef0 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyCompiled()
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8e0ef4 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`4f8e0ef8 488b4108 mov rax,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`4f8e0efc 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8e0f00 33d2 xor edx,edx
00007ffd`4f8e0f02 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8e0f05 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c8d900 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyCompiled()
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c8d904 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`39c8d908 488b4108 mov rax,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`39c8d90c 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c8d910 33d2 xor edx,edx
00007ffd`39c8d912 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c8d915 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.ExpressionDeclared</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8e0f20 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionDeclared()
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8e0f24 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`4f8e0f28 488b02 mov rax,qword ptr [rdx]
00007ffd`4f8e0f2b 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`4f8e0f2f 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8e0f33 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8e0f36 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c9d930 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionDeclared()
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c9d934 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`39c9d938 488b02 mov rax,qword ptr [rdx]
00007ffd`39c9d93b 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`39c9d93f 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c9d943 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c9d946 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.ExpressionCompiled</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8f0f70 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionCompiled()
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8f0f74 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`4f8f0f78 488b4208 mov rax,qword ptr [rdx+8]
00007ffd`4f8f0f7c 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`4f8f0f80 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8f0f84 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8f0f87 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c9d980 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionCompiled()
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c9d984 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`39c9d988 488b4208 mov rax,qword ptr [rdx+8]
00007ffd`39c9d98c 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`39c9d990 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c9d994 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c9d997 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>似乎声明和编译委托反汇编之间的唯一区别是声明的rcx 与在各自的第一个mov 操作中使用的编译的rcx+8。我在拆卸方面还没有说得那么好，因此将不胜感激获得有关此的上下文。乍一看，这似乎不会导致差异/改进，如果是这样，本地声明的委托也应该具有它（换句话说，一个错误）。
说了这么多，对我来说显而易见的问题是：
- 这是一个已知问题和/或错误吗？
- 我在这里做的事情完全不正常吗？ （猜猜这应该是第一个问题。:)）
- 那么指导是否总是尽可能地使用已编译的委托？正如我之前提到的，在编译的委托中发生的魔法似乎已经被嵌入到声明的委托中，所以这有点令人困惑。
为了完整起见，这里是示例中使用的所有代码的完整内容：
sealed class Program
{
static void Main()
{
BenchmarkRunner.Run<Delegates>();
}
}
[CoreJob, ClrJob, DisassemblyDiagnoser(true, printSource: true)]
public class Delegates
{
readonly DelegatePair<string, string> _empty;
readonly DelegatePair<string, int> _expression;
readonly string _message;
public Delegates() : this(new DelegatePair<string, string>(_ => default, _ => default),
new DelegatePair<string, int>(x => x.Length, x => x.Length)) {}
public Delegates(DelegatePair<string, string> empty, DelegatePair<string, int> expression,
string message = "Hello World!")
{
_empty = empty;
_expression = expression;
_message = message;
EmptyDeclared();
EmptyCompiled();
ExpressionDeclared();
ExpressionCompiled();
}
[Benchmark]
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
[Benchmark]
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
[Benchmark]
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
[Benchmark]
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
}
public struct DelegatePair<TFrom, TTo>
{
DelegatePair(Func<TFrom, TTo> declared, Func<TFrom, TTo> compiled)
{
Declared = declared;
Compiled = compiled;
}
public DelegatePair(Func<TFrom, TTo> declared, Expression<Func<TFrom, TTo>> expression) :
this(declared, expression.Compile()) {}
public Func<TFrom, TTo> Declared { get; }
public Func<TFrom, TTo> Compiled { get; }
}
提前感谢您提供的任何帮助！
【问题讨论】：
-
也许
expression.Compile()返回的委托分配的内存位置比分配给declared的内存位置更方便，因此将委托加载到堆栈和调用所需的时间更短 -
这是一个很好的理论，@BobDust。这在.NET中甚至可能吗？也就是说，是否可以将对象放置在首选位置？一个VIP堆，就像它一样？ :) 我确实在
LambdaExpression.Compile方法中做了一些检查，我唯一能找到的是对Delegate.InternalAlloc的extern方法调用，它返回一个MulticastDelegate。无法知道该值是如何在外部存储的，因为它是extern，所以你可能会在那里找到一些东西。但是，我从未听说过首选堆。欢迎提供与此相关的资源/链接。 :) -
在像这样的紧密循环基准测试情况下，我希望每个委托在进行基准测试时都驻留在 L1/指令缓存中。它在物理内存中的位置应该不会产生影响，因为它不太可能在基准运行时从缓存中清除。
标签： c# .net performance delegates linq-expressions