寻找性能更优秀的不可变小字典
Dictionary 是一个很常用的键值对管理数据结构。但是在性能要求严苛的情况下，字典的查找速度并不高。所以，我们需要更快的方案。
需求说明
这里，我们需要一个 PropertyInfo 和委托对应的映射关系，这样我们就可以存储《寻找性能更优秀的动态 Getter 和 Setter 方案》提到的委托。
因此，这个字典有这些特点：
- 这个字典一旦创建就不需要修改。
- 字典项目并不多，因为通常一个 class 不会有太多属性。
方案说明
方案 1，Switch 表达式法。使用表达式生成一个包含 switch case 语句的委托。
方案 2，数组跳表。我们知道，switch case 之所以比连续的 if else 要快的原因是因为其生成的 IL 中包含一个跳表算法。因此，如果我们有办法使用连续数字作为下标，以及一个数组。就可以在 C# 中自己实现跳表。
知识要点
- 使用表达式创建委托
- PropertyInfo 有一个 int MetadataToken 属性，根据目前的观察，可以知道在一个类型中的属性其 MetadataToken 似乎是连续的，因此可以取模后作为跳表的 key。
- 所谓的跳表，可以简单理解为，使用数组的下标来定位数组中的特定元素。
实现代码
这里，我们直接给出基准测试中使用的代码。
其中：
- Directly 直接读，没有任何查找
- ArrayIndex 数组跳表
- SwitchExp 表达式生成 Switch 方案
- Dic 传统字典方案
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using System.Reflection;
using BenchmarkDotNet.Attributes;
namespace Newbe.ObjectVisitor.BenchmarkTest
{
[Config(typeof(Config))]
public class FuncSearchTest
{
private Func<Yueluo, object>[] _target;
private readonly Yueluo _yueluo;
private readonly Func<Yueluo, string> _func;
private readonly PropertyInfo _nameP;
private readonly Func<PropertyInfo, Func<Yueluo, object>> _switcher;
private readonly Dictionary<PropertyInfo, Func<Yueluo, object>> _dic;
public FuncSearchTest()
{
_yueluo = Yueluo.Create();
var propertyInfos = typeof(Yueluo).GetProperties().ToArray();
CreateCacheArrayD(propertyInfos);
_switcher = ValueGetter.CreateGetter<Yueluo, object>(propertyInfos,
info => Expression.SwitchCase(Expression.Constant(CreateFunc(info)), Expression.Constant(info)));
_dic = propertyInfos.ToDictionary(x => x, CreateFunc);
_nameP = typeof(Yueluo).GetProperty(nameof(Yueluo.Name));
_func = x => x.Name;
}
private void CreateCacheArrayD(IReadOnlyCollection<PropertyInfo> propertyInfos)
{
_target = new Func<Yueluo, object>[propertyInfos.Count];
foreach (var info in propertyInfos)
{
var key = GetKey(info);
var index = key % propertyInfos.Count;
_target[index] = CreateFunc(info);
}
}
private static Func<Yueluo, object> CreateFunc(PropertyInfo info)
{
var pExp = Expression.Parameter(typeof(Yueluo), "x");
var bodyExp = Expression.Property(pExp, info);
var finalExp =
Expression.Lambda<Func<Yueluo, object>>(Expression.Convert(bodyExp, typeof(object)), pExp);
return finalExp.Compile();
}
private static int GetKey(MemberInfo info)
{
var token = info.MetadataToken;
return token;
}
[Benchmark(Baseline = true)]
public string Directly() => _func(_yueluo);
[Benchmark]
public string ArrayIndex() => (string) _target[_nameP.MetadataToken % _target.Length](_yueluo);
[Benchmark]
public string SwitchExp() => (string) _switcher(_nameP)(_yueluo);
[Benchmark]
public string Dic() => (string) _dic[_nameP](_yueluo);
}
}基准测试
BenchmarkDotNet=v0.12.1, OS=Windows 10.0.19041.572 (2004/?/20H1)
Intel Xeon CPU E5-2678 v3 2.50GHz, 1 CPU, 24 logical and 12 physical cores
.NET Core SDK=5.0.100-rc.2.20479.15
[Host] : .NET Core 2.1.23 (CoreCLR 4.6.29321.03, CoreFX 4.6.29321.01), X64 RyuJIT
net461 : .NET Framework 4.8 (4.8.4250.0), X64 RyuJIT
net48 : .NET Framework 4.8 (4.8.4250.0), X64 RyuJIT
netcoreapp21 : .NET Core 2.1.23 (CoreCLR 4.6.29321.03, CoreFX 4.6.29321.01), X64 RyuJIT
netcoreapp31 : .NET Core 3.1.9 (CoreCLR 4.700.20.47201, CoreFX 4.700.20.47203), X64 RyuJIT
netcoreapp5 : .NET Core 5.0.0 (CoreCLR 5.0.20.47505, CoreFX 5.0.20.47505), X64 RyuJIT结论
- 字典真拉胯。
- Framework 真拉胯。
- Net 5 简直太强了。
- 数组跳表是非直接方案中最快的。
图表
总结
不论是数组跳表还是表达式 Switch 方案都可以解决这个问题，而且都要比使用字典要快。
但是这里有一个问题，就是目前作者还没有找到任何有关 MetadataToken 是否真的具备同 class 连续的性质。
因此建议还是使用 Switch 方案实现。
我只是知识的搬运工
发布说明
使用样例
番外分享
GitHub 项目地址：https://github.com/newbe36524/Newbe.ObjectVisitor
Gitee 项目地址：https://gitee.com/yks/Newbe.ObjectVisitor
- 本文作者： newbe36524
- 本文链接： https://www.newbe.pro/Newbe.ObjectVisitor/Better-Performance-Small-Map/
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