如何在 C# 中使用 ArrayPool 和 MemoryPool

對資源的可複用是提高應用程序性能的一個很是重要的手段，好比本篇要分享的 ArrayPool 和 MemoryPool，它們就有效的減小了內存使用和對GC的壓力，從而提高應用程序性能。

什麼是 ArrayPool

System.Buffers 命名空間下提供了一個可對 array 進行復用的高性能池化類 ArrayPool<T>，在常常使用 array 的場景下可以使用 ArrayPool<T> 來減小內存佔用,它是一個抽象類，以下代碼所示：

public abstract class ArrayPool<T>
{
}

能夠想象一下你的業務場景中須要屢次實例化 array，這麼作有什麼後果呢？ 很顯然每一次 new array 都會在託管堆上分配，同時當 array 再也不使用時還須要 GC 去釋放，而 ArrayPool<T> 就是爲了解決此事而生的，它在池中動態維護若干個 array 對象，當你須要 new array 的時候只需從池中獲取便可。

使用 ArrayPool<T>

能夠經過下面三種方式來使用 ArrayPool<T> 。

• 經過 ArrayPool<T>.Shared 屬性來獲取 ArrayPool<T> 實例。

• 經過 ArrayPool<T>.Create() 來生成 ArrayPool<T> 實例。

• 經過繼承 ArrayPool<T> 來生成一個自定義子類。

下面的代碼展現瞭如何從 ArrayPool 中獲取一個 size >= 10 的 array 數組。

var shared = ArrayPool<int>.Shared;
var rentedArray = shared.Rent(10);

上面的代碼必定要注意，雖然只租用了 10 個 size，但底層會返回 2的倍數 的size , 也就是圖中的 2* 8 = 16。

當何時不須要 rentedArray 了，記得再將它歸還到 ArrayPool 中，以下代碼所示。

shared.Return(rentedArray);

下面是僅供參考的完整代碼。

static void Main(string[] args)
        {
            var shared = ArrayPool<int>.Shared;

            var rentedArray = shared.Rent(10);

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                rentedArray[i] = i + 1;
            }

            for (int j = 0; j < 10; j++)
            {
                Console.WriteLine(rentedArray[j]);
            }

            shared.Return(rentedArray);

            Console.ReadKey();
        }

建立自定義的 ArrayPool

你也能夠經過重寫 ArrayPool 來實現自定義的池化對象，以下代碼所示：

public class CustomArrayPool<T> : ArrayPool<T>
    {
        public override T[] Rent(int minimumLength)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
        public override void Return(T[] array, bool clearArray = false)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

使用 MemoryPool<T>

System.Memory 命名空間下提供了一個內存池對象 MemoryPool<T>，在這以前你須要每次都 new 一個內存塊出來，同時也增長了 GC 的負擔，有了 MemoryPool<T> 以後，你須要的內存塊直接從池中拿就能夠了。

static void Main(string[] args)
        {

            var  memoryPool = MemoryPool<int>.Shared;

            var rentedArray = memoryPool.Rent(10);

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                rentedArray.Memory.Span[i] = i + 1;
            }

            for (int j = 0; j < 10; j++)
            {
                Console.WriteLine(rentedArray.Memory.Span[j]);
            }

            Console.ReadKey();
        }

ArrayPool<T> vs MemoryPool<T>

從上面的演示能夠看出， ArrayPool<T> 是以 array 的形式向外租借，而 MemoryPool<T> 則是以 內存塊 的方式向外租借，因此在重複使用 array 的場景下能夠優選 ArrayPool<T> 來提升性能，若是你的代碼是以 Memory<T> 這種內存塊的形式屢次使用則優先使用 MemoryPool<T>。

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譯文連接：https://www.infoworld.com/article/3596289/how-to-use-arraypool-and-memorypool-in-c.html