通俗易懂，C#如何安全、高效地玩转任何种类的内存之Span的脾气秉性(二)。

前言

读完上篇《通俗易懂，C#如何安全、高效地玩转任何种类的内存之Span的本质(一)。》，相信大家对span的本质应该非常清楚了。含着金钥匙出生的它，从小就被寄予厚望要成为.NET下编写高性能应用程序的重要积木，而且很多老前辈为了接纳它，都纷纷做出了改变，比如String、Int、Array。现在，它长大了，已经成为.NET下发挥关键作用的新值类型和一流成员。

那我们又该如何接纳它呢？

一句话，熟悉它的脾气秉性，让好钢用到刀刃上。

脾气秉性 - 特点

Slow vs Fast Span

上篇博客介绍了span的本质，主要涉及到三个字段，如下：

public struct Span<T> {
    internal IntPtr _byteOffset; // 偏移量
    internal object _reference;// 引用，可以看作当前对象的索引
    internal int _length;// 长度
}

当我们访问span表示的整体或部分内存时，内部的索引器通过计算(ref reference + byteOffset) + index * sizeOf(T)来正确直接地返回实际储存位置的引用，而不是通过复制内存来返回相对位置的副本，从而达到高性能，但是，现在我要告诉你，这种span被叫做slow span，为什么呢？因为C#7.2的新特性ref T支持在签名中直接返回引用（相当于直接整合了这个过程），这样就无需通过计算来确定指针开头及其起始偏移，从而真正拥有和访问数组一样高的效率，如下：

public struct Span<T> {
    internal ref T _reference;// 引用，本身已整合_byteOffset、_reference两者。
    internal int _length;// 长度
}

这种只包含两个字段的span就叫Fast span。

在所有的.NET平台，Slow Span都是可得到的，但是目前只有.NET Core 2.X原生支持Fast span。

为了让大家更直观地了解这两种Span，下面来做两组基准测试

不同运行时下Span进行10万次Get、Set的基准测试

上图非常清楚了吧，从Mean（均值）指标可以看出差异还是比较大的（约60%），net framework时代追求生产力，而core时代追求高性能，所以还是早转core吧，并且新版本core还会进一步优化span，差距将会越来越大。
Span vs Array的基准测试

不同运行时下，对Span和Array进行10万次Get、Set操作

从上图Mean（均值）指标可以得出：
- slow span，即运行时原生不支持，在性能上，它的Get、Set操作和数组差异50%左右。
- fast span，即运行时原生支持，在性能上，它的Get、Set操作和数组相当。

看了上面测试，可能有的同学就会问了用Array就行了，如果总是操作整个数组，这是合适的，但如果想操作数组的一部分数据呢？按照以前的做法每次复制一份相对位置的副本给调用方，这就非常消耗性能的，那么如何支持对完整或部分数组的操作保持同样高的性能呢？答案就是span，没有之一。span不仅能用于访问数组和分离数组子集，还可引用来自内存任意区域的数据，比如本机代码、栈内存、托管内存。

基准测试示例源码参考

Stack-Only

分配一块栈内存是非常快速的，也无需手工释放，它会随着当前作用域而释放，比如方法执行结束时，就自动释放了，所以需要快取快用快放。Span虽然支持所有类型的内存，但决定安全、高效地操作各种内存的下限自然取决于最严苛的内存类型，即栈内存，好比木桶能装多少水，取决于最短的那块木板。此外，上一篇博客的动画非常清晰地演示了span的本质，每次都是通过整合内部指针为新的引用返回，而.NET运行时跟踪这些内部指针的成本非常高昂，所以将span约束为仅存在于栈上，从而隐式地限制了可以存在的内部指针数量。

备注：栈内存的容量非常小， ARM、x86 和 x64 计算机，默认堆栈大小为 1 MB。CLR和编译器会自动检测Stack-Only约束。

所以span必须是值类型，它不能被储存到堆上。

违背Stack-Only的应用场景

Span不能作为类的字段。

class Impossible
{
    Span<byte> field;
}

Span不能实现任何接口

先来看一段C#（伪代码）：

struct StructType<T> : IEnumerable<T> { }
class SpanStructTypeSample
{
    static void Test()
    {
        var value = new StructType<int>();
        Parse(value);
    }

    static void Parse(IEnumerable<int> collection) { }
}

使用ILDasm查看生成的IL代码：

.method public hidebysig static void  Test() cil managed // 调用Test方法
{
  // Code size       22 (0x16)
  .maxstack  1
  .locals init (valuetype SpanTest.StructType`1<int32> V_0)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldloca.s   V_0
  IL_0003:  initobj    valuetype SpanTest.StructType`1<int32>
  IL_0009:  ldloc.0
  IL_000a:  box        valuetype SpanTest.StructType`1<int32> // 装箱，意味着被储存到托管堆上。
  IL_000f:  call       void SpanTest.SpanStructTypeSample::Parse(class [System.Runtime]System.Collections.Generic.IEnumerable`1<int32>)
  IL_0014:  nop
  IL_0015:  ret
} // end of method SpanStructTypeSample::Test

上面的代码很明确，首先让自定义的值类型实现接口IEnumerable，然后作为参数传递给Parse，最后分析IL代码发现参数被装箱了，意味着将被储存到托管堆上，如果将来C#能专门定义只用于struct的接口，那么就能扩展Stack-Only结构到此应用场景了，一起期待吧。

Span不能作为异步方法的参数

首先async和await 是非常棒的语法糖，不仅仅大大地简化了编写异步代码的难度，而且还带来了代码的优雅度。

同样，先来看一段C#代码：
```
public async Task TestAsync(Span<byte> data) { }
```
这样的用法也是禁止的，编译时就会报错Parameter or local type Span<byte> cannot be declared in async method.。因为本质上，async & await 的内部是通过AsyncMethodBuilder来创建一个异步的状态机，某一时刻可能会将方法参数储存到托管堆上。
Span不能作为泛型类型的参数

同样，先来看一段C#代码：
```
Func<Span<byte>> valueProvider = () => new Span<byte>(new byte[256]);
object value = valueProvider.Invoke(); // 装箱
```
这样的用法也是禁止的，编译时会报错The type Span<byte>may not be used as a type argument.。同理，span<byte>可以表示内存任意区域，而实际使用时肯定需要类型化对象，无法避免装箱。那么微软为什么不引入一种新的泛型约束：stackonly，而是决定禁止span作为泛型参数，因为这需要编译器检查所有的代码，可能还需要理解代码逻辑（因为有的类型需要运行时才能确定），不然是无法保证stackonly约束的，呵呵，目前看来是不现实的，不知人工智能能否解决这个问题。

Stack Tearing

阐述这个特点前，先简单说说计算机的字大小。

计算机的字大小

表示计算机中CPU的字长，32位CPU字长为32位，即4字节；64位CPU字长为64位，即8字节。CPU的字长决定了每次能够原子更新的连续内存块的大小。

栈撕裂其实是多线程下的数据同步问题，当结构数据大于当前处理器的字大小时，都会面临这个问题。如前所述，span内部包含多个字段，这就意味着，一些处理器可能无法保证原子更新span的_reference和_length 字段，也就是说，多线程下_reference和_length可能来自于两个不同的span。

internal class Buffer
{
    Span<byte> _memory = new byte[1024];

    public void Resize(int newSize)
    {
        _memory = new byte[newSize]; // 因为这里无法保证原子更新
    }

    public byte this[int index] => _memory[index]; // 所以这里可能的部分更新
}

其实有两种办法可以解决这个问题：

直接处理 - 加锁，即强制同步访问。
间接处理 - 私有化字段，即不给外面观察到部分更新的机会。

如果这样，就无法保证像数组一样的高性能，因此不能给字段加锁，也不能限制访问（没意义），另外对Span的访问和写入都是直接操作的内存，如果_reference和_length出现不同步的情况，还会导致内存安全问题。

这也是为什么span只能存在于栈上，即指针、数据、长度全都存于栈上，而不是引用存在堆，数据存在栈，因为span<T>不需要暂留，必须快取快用快放，否则就不要使用span。

备注：对于需要暂留到堆上的场景，它的解决方案是Memory<T>，大家可以继续关注。

.NET库的集成

为了支持轻松高效地处理 {ReadOnly}Span ，微软向.NET添加了数百个新成员和类型。目前大多是基于数组、字符串和基元类型的方法的重载，除此之外，还包括一些专注于特定处理方面的全新类型，比如：System.IO.Pipelines。

下面是一些比较常用的扩展：

基元类型（伪代码）

short.Parse(ReadOnlySpan<char> s);
int.Parse(ReadOnlySpan<char> s);
long.Parse(ReadOnlySpan<char> s);
DateTime.Parse(ReadOnlySpan<char> s);
TimeSpan.Parse(ReadOnlySpan<char> input);
Guid.Parse(ReadOnlySpan<char> input);

字符串

public static ReadOnlySpan<char> AsSpan(this string text, int start, int length);
public static ReadOnlySpan<char> AsSpan(this string text, int start);
public static ReadOnlySpan<char> AsSpan(this string text);
public static String Create<TState>(int length, TState state, SpanAction<char, TState> action);

数组

public static Span<T> AsSpan<T>(this T[] array, int start);
public static Span<T> AsSpan<T>(this T[] array);
public static Span<T> AsSpan<T>(this ArraySegment<T> segment, int start, int length);
public static Span<T> AsSpan<T>(this ArraySegment<T> segment, int start);
public static Span<T> AsSpan<T>(this T[] array, int start, int length);

Guid

public static bool TryParse(ReadOnlySpan<char> input, out Guid result);
public bool TryFormat(Span<char> destination, out int charsWritten, ReadOnlySpan<char> format = default (ReadOnlySpan<char>));

最后使用上面的API演示一个官网的例子，解析字符串"123,456"中的数字：

以前的写法：

var input = "123,456";
var commaPos = input.IndexOf(',');
var first = int.Parse(input.Substring(0, commaPos));// yes-Allocating, yes-Coping
var second = int.Parse(input.Substring(commaPos + 1));// yes-Allocating, yes-Coping

现在的写法：

var input = "123,456";
var inputSpan = input.AsSpan();
var commaPos = input.IndexOf(',');
var first = int.Parse(inputSpan.Slice(0, commaPos));// no-Allocating, no-Coping
var second = int.Parse(inputSpan.Slice(commaPos + 1));// no-Allocating, no-Coping

当然还是有许多这样的方法，比如System.Random、System.Net.Socket、Utf8Formatter、Utf8Parser等，明白了它的脾气秉性，对于具体的应用场景大家可以先自行查阅资料，相信认真读完上篇、本篇的同学已经具备用好这把尖刀的能力了。

总结

综上所诉，通过限制Span只能驻留到栈上，完美解决了以下的问题：

更高效地内存访问，快取快用快放的天然保障。
更高效地GC跟踪。
并发内存安全。

备注：正是由于Stack-Only这个特点，在底层数据访问、转换以及同步处理方面，Span性能非常出色。

此外，本篇还在上篇的基础上，详细讲解span的脾气秉性，以及每种特点下的非法应用场景，一切都是为了大家能够在.NET 程序中高效安全地访问内存，希望大家能有所收获。下一篇可能会讲span的加强，也可能会讲它在数据转换以及同步处理方面的应用，比如：Data Pipelines、Discontinuous Buffers、Buffer Pooling等，也可能会讲Memory<T>，感兴趣请继续关注。

异步委托

简介

委托（Delegate）：就是类似于C/C++中的函数指针，由于C#中没有指针，使该语言存在着对某种方法的引用，该引用在运行时改变。被说成是：“委托可以把方法当作参数在另一个方法中传递和调用”，“委托是方法的快捷方式”等等，我的简单理解就是创建两个相同的函数，想用使用A函数，可以借助委托函数B进行调用。关键字为delegate。
想要深入理解委托，可以学习一下这篇文章深入理解委托

在winForm开发过程中经常用到线程，又是会遇到在多线程中访问线程外的空间。，比如：设置textbox的Text属性等等。如果直接设置程序必定会报出：从不是创建控件的线程访问它，这个异常。
通常我们可以采用两种方法来解决。
一是通过设置control的属性。
二是通过delegate,而通过delegate也有两种方式，一种是常用的方式，另一种就是匿名方式。

委托

.NET中对invoke和begininvoke的官方定义:
control.invoke(参数delegate)方法:在拥有此控件的基础窗口句柄的线程上执行指定的委托。
control.begininvoke(参数delegate)方法:在创建控件的基础句柄所在线程上异步执行指定委托。
从而得知：invoke表是同步、begininvoke表示异步

下面举例一个委托使用的例子：

delegate void SafeSetText(string strMsg);
private void SetText(string strMsg)
{
 if(textbox1.InvokeRequired)
 {
    SafeSetText objSet=new SafeSetText(SetText);
    textbox1.Invoke(objSet,new object[]{strMsg});

 }
 else
 {
   textbox1.Text=strMsg;
 }
}

异步委托

.NET Framework 允许您异步调用任何方法。为此，应定义与您要调用的方法具有相同签名的委托；公共语言运行时会自动使用适当的签名为该委托定义 BeginInvoke 和 EndInvoke 方法。

下面是一个异步委托的例子：

static void Main()
{
//synchronous method call
//TakesAWhile(1 , 3000);

//asynchronous by using a delegate
TakesAWhileDelegate d1 = TakesAWhile;
IAsyncResult ar = d1.BeginInvoke(1, 3000, null ,null);
while(!ar.IsCompleted)
{
    //doing something else in the main thread
    Console.Write(".");
    Thread.Sleep(50);
}
int result = d1.EndInvoke(ar);
Console.WriteLine("Result:{0}",result);
}

TakesAWhile为需要委托函数，
TakesAWhileDelegate 为委托函数，
BeginInvoke 方法启动异步调用。
BeginInvoke方法返回一个 IAsyncResult，用来监视异步调用的进度，
EndInvoke 方法检索异步调用的结果。

IAsyncResult 类型公开以下成员：
AsyncState :获取用户定义的对象，它限定或包含关于异步操作的信息
AsyncWaitHandle :获取用于等待异步操作完成的 WaitHandle
CompletedSynchronously :获取一个值，该值指示异步操作是否同步完成
IsCompleted :获取一个值，该值指示异步操作是否已完成

总结

该文章对委托和异步委托做了一个介绍与区别说明，不是很深入，后期再补。

微信小程序支付证书及SSL证书使用

小程序使用微信支付包括：电脑管理控制台导入证书->修改代码为搜索证书->授权IIS使用证书->设置TSL加密级别为1.2

描述：

1、通常调用微信生成订单接口的时候，使用的证书都是直接路径指向就行了，但是这种方法在IIS是不适用的

2、IIS网站绑定SSL证书之后，证书加密级别默认为1.0，而小程序要求1.2以上

下面介绍具体步骤详情：

一、导入证书

1、运行->mmc，打开管理控制台，文件->添加/删除管理单元

2、在可用的管理单元中选择证书，然后点击添加

3、回到控制台，展开证书-当前用户->个人->证书，然后导入证书

按照步骤导入证书，微信支付证书初始密码为商户号

4、证书导入完成后，就会出现在证书列表上

二、修改代码

修改统一下单代码，改变搜索证书

1 X509Store certStore = new X509Store(StoreName.My, StoreLocation.LocalMachine);
2                     certStore.Open(OpenFlags.ReadOnly);
3                     X509Certificate2Collection certCollection = certStore.Certificates.Find(X509FindType.FindBySubjectName, "你的证书名称", false);

注：匹配模式为模糊搜索

三、授权IIS使用证书，本章测试为IIS7.5，IIS6以下请参考其它文章

1、下载安装winhttpcertcfg.msi

2、cmd->cd C:\Program Files (x86)\Windows Resource Kits\Tools，执行命令：winhttpcertcfg -g -c LOCAL_MACHINE\MY -s "厦门康意达餐饮管理有限公司" -a "EVERYONE"

以上步骤完成之后，就在IIS可以使用微信支付证书了

四、修改TSL证书加密级别

1、下载SSLTools.exe，提取码：iz5n

2、运行SSLTools.exe文件（注：电脑可能会提示病毒，在杀毒软件上添加信任就行了，确认无毒）

3、选择启用TSL1.1、TSL1.2

4、重启电脑

至此，所以配置操作步骤已完成

SqlServer无备份下误删数据恢复

系统已上线，给客户修改bug的时候，使用delete语句删表数据，没想到库没切换成测试库。误删了正式库的数据，而且一次备份都没有做过，玩大了

不扯了，进入主题

网上很多方法，都是针对至少有一次备份的情况下进行数据恢复的，没有备份就基本上只能找数据恢复公司了。本章将通过日志来恢复误删的数据，若是日志文件都没有了，那就真的玩大了

步骤：

1、下载恢复工具，提取码：u1dv。注：本人使用的库是2008r2，网上说此工具只能支持到2012版本。本章并未进行测试

2、解压进入ApexSQLLog2014文件夹，运行ApexSQLLog.exe文件

3、输入数据库连接信息，选择指定数据库

4、等待加载日志文件，点击下一步

5、选择误操作时间

6、选择操作方式，这边测试的是delete

7、选择要误操作的表

选择好后，直接点击Next

8、选择open results in grid

9、等待加载出误操作的日志信息列表

10、选择要恢复的数据，点击Create undo script

9、生成的脚本文件就是误删的数据了

至此找回误删数据的所有步骤已经完成

把list集合的内容写入到Xml中，通过XmlDocument方式写入Xml文件中

List<Person> list = new List<Person>
{
new Person{Name="张三",Age=20,Email="zs@zhansan.com"},
new Person{Name="李四",Age=30,Email="ls@lisi.com"},
new Person{Name="王五",Age=22,Email="ww@wangwu.com"},
new Person{Name="赵柳",Age=20,Email="xl@zhaoliou.com"},
new Person{Name="玄武",Age=20,Email="xw@xuanwu.com"},
new Person{Name="白虎",Age=20,Email="bh@baihu.com"},
};

//实例化XMLDocument对象
XmlDocument xmldoc = new XmlDocument();

//增加一个Xml文档声明

XmlDeclaration xmldeclaration = xmldoc.CreateXmlDeclaration("1.0", "utf-8", null);

//创建Xml文档根节点

XmlElement xmlelement = xmldoc.CreateElement("List");

//添加到Xml文档中
xmldoc.AppendChild(xmlelement);

//循环添加

for (int i = 0; i < list.Count; i++)
{

//创建根节点下的子节点
XmlElement xmlperson = xmldoc.CreateElement("Person");

//创建子节点的属性ID
XmlAttribute xmlattribute = xmldoc.CreateAttribute("id");

//给属性值赋值
xmlattribute.Value = (i + 1).ToString();

//添加到子节点中
xmlperson.Attributes.Append(xmlattribute);

//添加Name节点

XmlElement xmlName = xmldoc.CreateElement("Name");

//给Name文本赋值
xmlName.InnerText = list[i].Name;

//添加到Person节点下
xmlperson.AppendChild(xmlName);

//以下节点类似

XmlElement xmlAge = xmldoc.CreateElement("Age");
xmlAge.InnerText = list[i].Age.ToString();
xmlperson.AppendChild(xmlAge);

XmlElement xmlEmail = xmldoc.CreateElement("Email");
xmlEmail.InnerText = list[i].Email;
xmlperson.AppendChild(xmlEmail);

xmlelement.AppendChild(xmlperson);

}

//创建文件保存在Xml文件夹中

string fileName = Server.MapPath("/Xml/List.xml");

xmldoc.Save(fileName);

通过XDocument方式把List写入Xml文件

List<Person> list=new List<Person>{

　　new Person(){Name="张三",Age=50,Address="重庆市沙坪坝区"},

　　new Person(){Name="李四",Age=20,Address="西科公寓"},

　　new Person(){Name="王麻子",Age=50,Address="重庆市沙坪坝区"},

　　new Person(){Name="陈二狗",Age=20,Address="西科公寓"}

};

//实例化一XDocument对象

XDocument xdoc=new XDocument();

//为文档增加一文档声明

XDeclaration xdecl =new XDeclaration("1.0","utf-8",null);

//创建一个根节点

XElement xelement=new XElement("List");

//把根节点添加到文档中

xdox.Add(xelement);

for(int i=0;i<list.Count;i++){

　　//为根节点下添加子节点

　　XElement xperson=new XElement("Person");

　　//为节点添加属性

　　xperson.SetAttributeValue("id",(i+1).ToString());

　　//给子节点添加文本节点

　　xperson.SetElementValue("Name",list[i].Name);

　　xperson.SetElementValue("Age",list[i].Age.ToString());

　　xperson.SetElementValue("Address",list[i].Address);

　　//添加到根节点下

　　xelement.Add(xperson);

}

//创建一个在Xml文件夹下的List.xml文件

string fileName=Server.MapPath("/Xml/List.xml");

//保存Xml文件

xdoc.Save(fileName);