代码性能优化
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,不信你看下面的例子
//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？
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,杯具的例子
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
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
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
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['$'] = 4; arr['#'] = 4; arr['+'] = 4; arr['%'] = 4; arr['&'] = 4; arr['-'] = 4; arr['^'] = 4; arr['*'] = 4; arr['='] = 4; arr[','] = 5; arr['.'] = 5; arr['!'] = 5; arr[':'] = 5; arr[';'] = 5; arr['?'] = 5; arr['"'] = 5; arr['\''] = 5; return arr; } public string Show(char c) { switch (CharMap[c]) { case 0: return "其他"; case 1: return "数字"; case 2: return "小写字母"; case 3: return "大写字母"; case 4: return "特殊符号"; case 5: return "标点符号"; default: return "其他"; } }
原先仅特殊符号一部分就需要判断12次,修改过后只判断一次就可以得到结果了
这方面的例子在Json组件中也有使用
摘取部分blqw.Json的代码
/// <summary> /// <para>包含1: 可以为头的字符</para> /// <para>包含2: 可以为单词的字符</para> /// <para>包含4: 可以为数字的字符</para> /// <para>等于8: 空白字符</para> /// <para>包含16:转义字符</para> /// <para></para> /// </summary> private readonly static byte[] _WordChars = new byte[char.MaxValue]; private readonly static sbyte[] _UnicodeFlags = new sbyte[123]; private readonly static sbyte[, ,] _DateTimeWords; static UnsafeJsonReader() { for (int i = 0; i < 123; i++) { _UnicodeFlags[i] = -1; } _WordChars['-'] = 1 | 4; _WordChars['+'] = 1 | 4; _WordChars['$'] = 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
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!