C#程序员应该养成的程序性能优化写法

转载一个别人的文章

隔了很久没写东西了,主要是最近比较忙,更主要的是最近比较懒……

其实这篇很早就想写了

工作和生活中经常可以看到一些程序猿,写代码的时候只关注代码的逻辑性,而不考虑运行效率

其实这对大多数程序猿来说都是没有问题的

不过作为一只有理想的CodeMonkey,我还是希望给大家分享一些性能优化心得

曾经在网上听过这样一句话

程序的可读性和性能是成反比的

我非常赞同这句话,所以对于那些极度影响阅读的性能优化我就不在这里赘述了

今天主要说的就是一些举手之劳即可完成的性能优化

减少重复代码

这是最基本的优化方案,尽可能减少那些重复做的事,让他们只做一次

比较常见是这种代码,同样的Math.Cos(angle) 和Math.Sin(angle)都做了2次

private Point RotatePt(double angle, Point pt)

{

Point pRet = new Point();

angle = -angle;

pRet.X = (int)((double)pt.X * Math.Cos(angle) - (double)pt.Y * Math.Sin(angle));

pRet.Y = (int)((double)pt.X * Math.Sin(angle) + (double)pt.Y * Math.Cos(angle));

return pRet;

}

优化后

private Point RotatePt3(double angle, Point pt)

{

Point pRet = new Point();

angle = -angle;

double SIN_ANGLE = Math.Sin(angle);

double COS_ANGLE = Math.Cos(angle);

pRet.X =(int)(pt.X * COS_ANGLE - pt.Y * SIN_ANGLE);

pRet.Y = (int)(pt.X * SIN_ANGLE + pt.Y * COS_ANGLE);

return pRet;

}

还有另一种 ,在方法中实例化一个对象, 但是这个对象其实是可以复用的

public static string ConvertQuot(string html)

{

Regex regex = new Regex("&(quot|#34);", RegexOptions.IgnoreCase);

return regex.Replace(html, "\"");

}

优化后

readonly static Regex ReplaceQuot = new Regex("&(quot|#34);", RegexOptions.IgnoreCase | RegexOptions.Compiled);

public static string ConvertQuot(string html)

{

return ReplaceQuot.Replace(html, "\"");

}

还有一种是不必要的初始化,比如调用out参数之前,是不需要初始化的

public bool Check(int userid)

{

var user = new User();

if(GetUser(userid,out user))

{

return user.Level > 1;

}

return false;

}

这里的new User()就是不必要的操作,

优化后

public bool Check(int userid)

{

User user;

if(GetUser(userid,out user))

{

return user.Level > 1;

}

return false;

}

不要迷信正则表达式

正好在第一个栗子里说到了正在表达式(Regex)对象就顺便一起说了

很多人以为正则表达式很快,非常快,超级的快

虽然正则表达式是挺快的,不过千万不要迷信他,不信你看下面的栗子

//方法1

public static string ConvertQuot1(string html)

{

return html.Replace(""", "\"").Replace(""", "\"");

}

readonly static Regex ReplaceQuot = new Regex("&(quot|#34);", RegexOptions.IgnoreCase | RegexOptions.Compiled);

//方法2

public static string ConvertQuot2(string html)

{

return ReplaceQuot.Replace(html, "\"");

}

有多少人认为正则表达式比较快的,举个手??

结果为10w次循环的时间 ,即使是10个Replace连用,也比Regex好,所以不要迷信他

//方法1

public static string ConvertQuot1(string html)

{

return html.Replace("0", "").Replace("1", "").Replace("2", "").Replace("3", "").Replace("4", "").Replace("5", "").Replace("6", "").Replace("7", "").Replace("8", "").Replace("9", "");

}

readonly static Regex ReplaceQuot = new Regex("[1234567890]", RegexOptions.IgnoreCase | RegexOptions.Compiled);

//方法2

public static string ConvertQuot2(string html)

{

return ReplaceQuot.Replace(html, "");

}

ConvertQuot1:3518
ConvertQuot2:12479

最后给你们看一个真实的,杯具的栗子

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"<(.[^>]*)>", "", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"([\r\n])[\s]+", "", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"-->", "", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"<!--.*", "", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(quot|#34);", "\"", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(amp|#38);", "&", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(lt|#60);", "<", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(gt|#62);", ">", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(nbsp|#160);", " ", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(iexcl|#161);", "\xa1", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(cent|#162);", "\xa2", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(pound|#163);", "\xa3", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&(copy|#169);", "\xa9", RegexOptions.IgnoreCase);

Htmlstring = Regex.Replace(Htmlstring, @"&#(\d+);", "", RegexOptions.IgnoreCase);

合理使用正则表达式

上面说了正则表达式的效率不高,并不是说就不要用他了,至少正则表达式的作用不仅仅如此而已

如果一定要用正则表达式的话也需要注意,能静态全局公用的尽量全局公用

1	readonly static Regex regex = new Regex("[1234567890]", RegexOptions.Compiled);

注意他的第二个参数RegexOptions.Compiled 注释是 指定将正则表达式编译为程序集。这会产生更快的执行速度，但会增加启动时间。

通俗的说就是加了这个枚举,会使得初始化Regex对象变慢,但是执行字符串查找的时候更快, 不使用的话,初始化很多,查询比较慢

之前测过相差蛮大的 ,代码就不比较了,有兴趣的可以自己试试相差多少

另外还有一些枚举项,不确定是否对性能有影响,不过还是按规则使用会比较好

RegexOptions.IgnoreCase // 指定不区分大小写的匹配, 如果表达式中没有字母,则不需要设定
RegexOptions.Multiline // 多行模式。更改 ^ 和 $ 的含义…. 如果表达式中没有^和$,则不需要设定
RegexOptions.Singleline // 指定单行模式。更改点 (.) 的含义…. 如果表达式中没有.,则不需要设定

让编译器预处理常量的计算

编译器在编译程序段的时候如果发现有一些运算是常量对常量的,那么他会在编译期间就计算完成,这样可以使程序在执行时不用重复计算了

比如

不过编译器有的时候也不是那么聪明的

这个时候就需要我们帮助一下了

给他加一个括号,让他知道应该先计算常量,这样就可以在编译期间进行运算了

字符串比较

这个可能很多人知道了,但还是提一下

string s = "";

1) if(s == ""){}

2) if(s == string.Empty){}

3) if (string.IsNullOrEmpty(s)) { }

4) if(s != null && s.Length ==0) {}

5) if((s+"").Length == 0){}

1,2最慢 3较快 4,5最快

1,2几乎没区别 4,5几乎没区别

不过这个只适用于比较null和空字符串,如果是连续的空白就是string.IsNullOrWhiteSpace最快了,不过这个方法2.0里面没有

所以2.0可以这样 (s+””).trim() == 0

这里的关键就是 s + “” 这个操作可以把null转换为””

注意第二个参数只能是””或string.Empty 这样的累加几乎是不消耗时间的,如果第二个参数是” “(一个空格)这个时间就远远不止了

字符串拼接

字符串累加,这个道理和Regex一样,不要盲目崇拜StringBuilder

在大量(或不确定的)string拼接的时候,StringBuilder确实可以起到提速的作用

而少数几个固定的string累加的时候就不需要StringBuilder 了,毕竟StringBuilder 的初始化也是需要时间的

感谢残蛹博友提供的说明

ps: 这段我确实记得我是写过的来着,不知道怎么的,发出来的时候就不见了…..

此外还有一个string.Concat方法,该方法可以小幅度的优化程序的速度,幅度很小

他和string.Join的区别在于没有间隔符号(我之前常用string.Join(“”,a,b,c,d),不要告诉我只有我一个人这么干)

另一种经常遇到的字符串拼接

public string JoinIds(List<User> users)

{

StringBuilder sb = new StringBuilder();

foreach (var user in users)

{

sb.Append("'");

sb.Append(user.Id);

sb.Append("',");

}

sb.Length = sb.Length - 1;

return sb.ToString();

}

对于这种情况有2中优化的方案

对于3.5以上可以直接使用Linq辅助,这种方案代码少,但是性能相对差一些

public string JoinIds(List<User> users)

{

return "'" + string.Join("','", users.Select(it => it.Id)) + "'";

}

对于非3.5或对性能要求极高的场合

public string JoinIds(List<User> users)

{

var ee = users.GetEnumerator();

StringBuilder sb = new StringBuilder();

if (ee.MoveNext())

{

sb.Append("'");

sb.Append(ee.Current.Id);

sb.Append("'");

while (ee.MoveNext())

{

sb.Append(",'");

sb.Append(ee.Current.Id);

sb.Append("'");

}

return sb.ToString();

}

bool类型的判断返回

这种现象常见于新手程序员中

//写法1

if(state == 1)

{

return true;

}

else

{

return false;

}

//写法2

return state == 1 ? true : false;

//优化后

return state == 1;

类型的判断

一般类型的判断有2种形式

1,这种属于代码比较好写,但是性能比较低, 原因就是GetType()的时候消耗了很多时间

Type type = obj.GetType();

switch (type.Name)

{

case "Int32":

break;

case "String":

break;

case "Boolean":

break;

case "DateTime":

break;

...

default:

break;

}

2,这种属性写代码麻烦,但是性能很高的类型

if (obj is string)

{

}

else if (obj is int)

{

}

else if (obj is DateTime)

{

}

...

else

{

}

其实有个中间之道,既可以保证性能又可以比较好写

IConvertible conv = obj as IConvertible;

if (conv != null)

{

switch (conv.GetTypeCode())

{

case TypeCode.Boolean:

break;

case TypeCode.Byte:

break;

case TypeCode.Char:

break;

case TypeCode.DBNull:

break;

case TypeCode.DateTime:

break;

case TypeCode.Decimal:

break;

case TypeCode.Double:

break;

case TypeCode.Empty:

break;

case TypeCode.Int16:

break;

case TypeCode.Int32:

break;

...

default:

break;

}

else

{

//处理其他类型

}

大部分情况下这个是可以用的如果你自己有个类型实现了IConvertible,然后返回TypeCode.Int32 就不再这个讨论范围之内了

使用枚举作为索引

下面这个是一个真实的例子,为了突出重点,做了部分修改,删除了多余的分支,源代码中不只4个

enum TemplateCode

{

None = 0,

Head = 1,

Menu = 2,

Foot = 3,

Welcome = 4,

}

public string GetHtml(TemplateCode tc)

{

switch (tc)

{

case TemplateCode.Head:

return GetHead();

case TemplateCode.Menu:

return GetMenu();

case TemplateCode.Foot:

return GetFoot();

case TemplateCode.Welcome:

return GetWelcome();

default:

throw new ArgumentOutOfRangeException("tc");

}

优化后

readonly static Func<string>[] GetTemplate = InitTemplateFunction();

private static Func<string>[] InitTemplateFunction()

{

var arr = new Func<string>[5];

arr[1] = GetHead;

arr[2] = GetMenu;

arr[3] = GetFoot;

arr[4] = GetWelcome;

return arr;

}

public string GetHtml(TemplateCode tc)

{

var index = (int)tc;

if (index >= 1 && index <= 4)

{

return GetTemplate[index]();

}

throw new ArgumentOutOfRangeException("tc");

}

不过有的时候,枚举不一定都是连续的数字,那么也可以使用Dictionary

readonly static Dictionary<TemplateCode, Func<string>> TemplateDict = InitTemplateFunction();

private static Dictionary<TemplateCode, Func<string>> InitTemplateFunction()

{

var ditc = new Dictionary<TemplateCode, Func<string>>();

ditc.Add(TemplateCode.Head, GetHead);

ditc.Add(TemplateCode.Menu, GetMenu);

ditc.Add(TemplateCode.Foot, GetFoot);

ditc.Add(TemplateCode.Welcome, GetWelcome);

return ditc;

}

public string GetHtml(TemplateCode tc)

{

Func<string> func;

if (TemplateDict.TryGetValue(tc,out func))

{

return func();

}

throw new ArgumentOutOfRangeException("tc");

}

这种优化在分支比较多的时候很好用,少的时候作用有限

字符类型Char,分支判断时的处理技巧

这部分内容比较复杂,而且适用范围有限,如果平时用不到的就可以忽略了

在处理字符串对象的时候,有时会需要判断char的值然后做进一步的操作

public string Show(char c)

{

if (c >= '0' && c <= '9')

{

return "数字";

}

else if (c >= 'a' && c <= 'z')

{

return "小写字母";

}

else if (c >= 'A' && c <= 'Z')

{

return "大写字母";

}

else if (c == '/' || c == '\\' || c == '|'

|| c == '$' || c == '#' || c == '+'

|| c == '%' || c == '&' || c == '-'

|| c == '^' || c == '*' || c == '=')

{

return "特殊符号";

}

else if (c == ',' || c == '.' || c == '!'

|| c == ':' || c == ';' || c == '?'

|| c == '"' || c == '\'')

{

return "标点符号";

}

else

{

return "其他";

}

这里有一种空间换时间的优化方式, 虽说是空间换时间,但是实际浪费的空间不会很多,因为char最多只有65536长度

readonly static byte[] CharMap = InitCharMap();

private static byte[] InitCharMap()

{

var arr = new byte[char.MaxValue];

for (char i = '0'; i <= '9'; i++)

{

arr[i] = 1;

}

for (char i = 'a'; i <= 'z'; i++)

{

arr[i] = 2;

}

for (char i = 'A'; i <= 'Z'; i++)

{

arr[i] = 3;

}

arr['/'] = 4;

arr['\\'] = 4;

arr['|'] = 4;

arr['$'] = 4;

arr['#'] = 4;

arr['+'] = 4;

arr['%'] = 4;

arr['&'] = 4;

arr['-'] = 4;

arr['^'] = 4;

arr['*'] = 4;

arr['='] = 4;

arr[','] = 5;

arr['.'] = 5;

arr['!'] = 5;

arr[':'] = 5;

arr[';'] = 5;

arr['?'] = 5;

arr['"'] = 5;

arr['\''] = 5;

return arr;

}

public string Show(char c)

{

switch (CharMap[c])

{

case 0:

return "其他";

case 1:

return "数字";

case 2:

return "小写字母";

case 3:

return "大写字母";

case 4:

return "特殊符号";

case 5:

return "标点符号";

default:

return "其他";

}

原先仅特殊符号一部分就需要判断12次,修改过后只判断一次就可以得到结果了

这方面的栗子在我的Json组件(代码)(文章1,2,3)中也有使用

摘取部分blqw.Json的代码

/// <summary>

/// <para>包含1: 可以为头的字符</para>

/// <para>包含2: 可以为单词的字符</para>

/// <para>包含4: 可以为数字的字符</para>

/// <para>等于8: 空白字符</para>

/// <para>包含16:转义字符</para>

/// <para></para>

/// </summary>

private readonly static byte[] _WordChars = new byte[char.MaxValue];

private readonly static sbyte[] _UnicodeFlags = new sbyte[123];

private readonly static sbyte[, ,] _DateTimeWords;

static UnsafeJsonReader()

{

for (int i = 0; i < 123; i++)

{

_UnicodeFlags[i] = -1;

}

_WordChars['-'] = 1 | 4;

_WordChars['+'] = 1 | 4;

_WordChars['$'] = 1 | 2;

_WordChars['_'] = 1 | 2;

for (char c = 'a'; c <= 'z'; c++)

{

_WordChars[c] = 1 | 2;

_UnicodeFlags[c] = (sbyte)(c - 'a' + 10);

}

for (char c = 'A'; c <= 'Z'; c++)

{

_WordChars[c] = 1 | 2;

_UnicodeFlags[c] = (sbyte)(c - 'A' + 10);

}

_WordChars['.'] = 1 | 2 | 4;

for (char c = '0'; c <= '9'; c++)

{

_WordChars[c] = 4;

_UnicodeFlags[c] = (sbyte)(c - '0');

}

//科学计数法

_WordChars['e'] |= 4;

_WordChars['E'] |= 4;

_WordChars[' '] = 8;

_WordChars['\t'] = 8;

_WordChars['\r'] = 8;

_WordChars['\n'] = 8;

_WordChars['t'] |= 16;

_WordChars['r'] |= 16;

_WordChars['n'] |= 16;

_WordChars['f'] |= 16;

_WordChars['0'] |= 16;

_WordChars['"'] |= 16;

_WordChars['\''] |= 16;

_WordChars['\\'] |= 16;

_WordChars['/'] |= 16;

string[] a = { "jan", "feb", "mar", "apr", "may", "jun", "jul", "aug", "sep", "oct", "nov", "dec" };

string[] b = { "mon", "tue", "wed", "thu", "fri", "sat", "sun" };

_DateTimeWords = new sbyte[23, 21, 25];

for (sbyte i = 0; i < a.Length; i++)

{

var d = a[i];

_DateTimeWords[d[0] - 97, d[1] - 97, d[2] - 97] = (sbyte)(i + 1);

}

for (sbyte i = 0; i < b.Length; i++)

{

var d = b[i];

_DateTimeWords[d[0] - 97, d[1] - 97, d[2] - 97] = (sbyte)-(i + 1);

}

_DateTimeWords['g' - 97, 'm' - 97, 't' - 97] = sbyte.MaxValue;

}

摘取部分blqw.Json的代码

结束了…还要后续吗?…貌似我又要懒一段时间

我写的文章,除了纯代码,其他的都是想表达一种思想,一种解决方案.希望各位看官不要局限于文章中的现成的代码,要多关注整个文章的主题思路,谢谢!