關(guān)于屬性的性能問題需要談一點,如果僅僅是簡單地以存取模式來使用屬性,在相當(dāng)程度上是沒有性能損失的。因為在JIT編譯過程中已經(jīng)做了inline的處理。不過inline處理還是有一些基本的條件,有些情況下JIT編譯器不會inline,比如虛調(diào)用,方法的IL代碼長度過長(目前CLR的規(guī)定是超過32bytes為代碼長度過長),有復(fù)雜的控制流邏輯,有異常處理等。這些條件都是要么根本不能使用inline(比如虛屬性),要么inline的代價太大,容易導(dǎo)致代碼的bloat,要么是inline起來很費時間——已經(jīng)喪失了inline的意義,因為.NET的inline機制發(fā)生在JIT過程中。使用屬性有個別讓人感覺不舒服的地方,比如它影響開發(fā)人員的開發(fā)效率,但對代碼運行的效率不產(chǎn)生影響。
明辨值類型和引用類型的使用場合
這個條款討論的是類型設(shè)計時候的tradeoff——是將類型設(shè)計為結(jié)構(gòu)還是類。Bill Wagner先生給出了一個原則“值類型用于存儲數(shù)據(jù),引用類型用于定義行為(value types store values and reference types define behavior)”。
如何判斷這個原則的適用性,Bill Wagner也給出了一個方法,那就是首先回答下面幾個問題:
1.該類型的主要職責(zé)是否用于數(shù)據(jù)存儲?
2.該類型的公有接口是否都是一些存取屬性?
3.是否確信該類型永遠不可能有子類?
4.是否確信該類型永遠不可能具有多態(tài)行為?
如果所有問題的答案都是yes,那么就應(yīng)該采用值類型。這樣的判斷確實有很好的理由支撐,但是我個人認為“將這4個問題回答為yes”還不足以構(gòu)成采用值類型的全部理由。因為在很多項目實踐中,我發(fā)現(xiàn)值類型帶來的性能問題不可小視。值類型帶來的性能問題主要有兩個:
1.由于值類型實例在棧和托管堆之間的轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致的box/unbox,以及由此帶來的托管堆上的垃圾。
2.值類型默認情況下采用的是值拷貝語義,如果是比較大的值類型,在傳遞參數(shù)和函數(shù)返回值時,同樣會帶來性能問題。
關(guān)于第1條,Bill Wagner在本條款中提到了“引用類型會給垃圾收集器帶來負擔(dān)”這個表面看似正確的判斷。但是由于box/unbox的效應(yīng),有些情況下,反倒是值類型給垃圾收集器帶來了更多的負擔(dān)。比如將一些值類型放到一個集合中,然后又頻繁地對其進行讀寫操作。如果碰到這種情況,我想“放棄結(jié)構(gòu)而采用類”未嘗不是一種更好的做法。事實上,將一個用作數(shù)據(jù)存儲的值類型(比如System.Drawing.Point)添加到一個集合(System.Collections.ArrayList)中是一個太常見不過的操作。不過,C# 2.0中新引入的泛型技術(shù)對box/unbox的問題有極大的改善。
關(guān)于第2條,Scott Meyers先生在Effective C++的第22條“盡量使用pass-by-reference(傳址),少用pass-by-value(傳值)”中講的比較清楚。雖然由于C#中的結(jié)構(gòu)類型具有默認的深拷貝語義,沒有拷貝構(gòu)造器的調(diào)用。而且結(jié)構(gòu)類型也沒有子類,因此在某種程度上來講不具有多態(tài)性,也就沒有C++對象傳值時可能出現(xiàn)的切割(slicing)效應(yīng)。但是值拷貝的成本仍然不小。尤其是在這個值類型比較大的情況下,問題就比較嚴重。實際上,在.NET框架的Design Guidelines for Class Library Developers文檔中,在說明什么時候應(yīng)該使用結(jié)構(gòu)類型的時候,其中提到了一項原則(還有其他一些并行原則)——類型實例數(shù)據(jù)的大小要小于16個字節(jié)。該文檔主要是從類型的運行效率層面來考慮的,而Bill Wagner先生這里的條款主要是從類型的設(shè)計層面來考慮的。
從上述兩條討論來看,我個人傾向于對結(jié)構(gòu)類型采取更為保守的設(shè)計策略。而對于類則可以積極大膽地使用。因為“將結(jié)構(gòu)類型不適當(dāng)?shù)卦O(shè)計為類”帶來的不良后果要遠遠小于“將類不適當(dāng)?shù)卦O(shè)計為結(jié)構(gòu)類型”所帶來的不良后果。就目前的經(jīng)驗來看,我甚至認為只有和非托管互操作打交道的情況才是使用結(jié)構(gòu)類型最充足的理由,其他情況都要“三思而后行”。當(dāng)然,在C# 2.0中引入泛型技術(shù)之后,box/unbox將不再是一個沉重的負擔(dān),應(yīng)付一些非常輕量級的場合,結(jié)構(gòu)類型依然有自己的一席之地。
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