.Net性能调优-MemoryPool

简单用法

//获取MemoryPool实例，实际返回了一个ArrayMemoryPool<T>
MemoryPool<char> Pool = MemoryPool<char>.Shared;

//加上using
using IMemoryOwner<char> owner = Pool.Rent(1024 * 900);

Memory<char> memory = owner.Memory;
for (int i = 0; i < 1024 * 900; i++)
{
	memory.Span[i] = 'x';
}

//从100的下标开始截取10个字符
var sliceArr = memory.Span.Slice(100, 10).ToArray();

ArrayMemoryPool<T>

通过MemoryPool<int>.Shared我们可以获取到一个MemoryPool<T>的示例，该实例的类型为ArrayMemoryPool<T>

ArrayMemoryPool<T>实际上只有一个函数可用，就是Rent()，还有一个Dispose()函数但是里面没有任何代码

Rent()限制了最大租借长度：2147483647u=(1024^3*2-1)=(2G-1bytes)，并返回一个IMemoryOwner<T>对象

ArrayMemoryPoolBuffer<T>

ArrayMemoryPool<T>的Rent()实际返回了一个ArrayMemoryPoolBuffer<T>，该类继承了IMemoryOwner<T>

它提供一个Memroy属性来获取一个Memory<T>对象，我们可以借助Memroy<T>来操控我们租用的数组了

ArrayMemoryPool<T>的内部实际还是调用的ArrayPool<T>.Shared 来租用数组

实现代码如下：

public Memory<T> Memory
{
    get
    {
        T[] array = _array;
        if (array == null)
        {
            System.ThrowHelper.ThrowObjectDisposedException_ArrayMemoryPoolBuffer();
        }	
        return new Memory<T>(array);
    }
}

public ArrayMemoryPoolBuffer(int size)
{
    _array = ArrayPool<T>.Shared.Rent(size);
}

public void Dispose()
{
    T[] array = _array;
    if (array != null)
    {
        _array = null;
        ArrayPool<T>.Shared.Return(array);
    }
}

Memory<T>

Memory<T>的构造函数接收一个array<T>，存在私有变量_object中。Memory中对数组的操作最终又依赖于Span<T>

public readonly struct Memory<T> : IEquatable<Memory<T>>
{
	private readonly object _object;

	private readonly int _index;

	private readonly int _length;

	public static Memory<T> Empty => default(Memory<T>);

	public int Length => _length;

	public bool IsEmpty => _length == 0;

	public unsafe Span<T> Span=>{ _object...}
	
	public T[] ToArray()
	{
		return Span.ToArray();
	}
}

Slice(start,length)

public Memory<T> Slice(int start)
{
    return new Memory<T>(_object, _index + start, _length - start);
}

Memory的Slice函数可以对数组进行截取，该函数仍然返回一个Memory<T>对象，新的对象记录了原始的_object和要切割的index、length，所以该函数不会造成额外的内存消耗

Pin()

该函数的作用是获取数组内存的管理权，不让垃圾回收器回收，自己管理内存，但他怎么自己管理的，暂时木有研究。。。有兴趣的小伙伴可以自行研究。

但是因为我们的数组是从ArrayPool<T>租借的，由ArrayMemoryPool<T>的Dispose函数回收的，所以本文对于Memory的使用方式中并不会用到该函数

所以综上所述，简单的理解就是Memory<T>主要是用来管理Span<T>的

那么Span又是啥呢？为什么Memrory<T>不直接提供操作数组的方式，而是要返回一个Span<T>呢？

啊哈哈，这个就问倒我了

简单地概括其原因就是通过Span<T>来操作数组切割分片赋值等，更快，更节约内存，数据流转无复制。而Span本身过于底层，使用方面有很多的局限性。所以最终改用Memory<T>来控制Span<T>的生命周期，而只给用户提供Span的操作数组的相关函数。

至于它怎么底层了，局限性在哪些方面，想深入研究的话网上有很多相关的优秀文章值得阅读一下。对于Span的学习我现在是适可而止，后面把内存需要学习的相关知识学的差不多的时候再回来研究它吧，欠的债早晚是要还的啊...

使用场景

啊这...,对于MemoryPool，确实没有想到使用场景。因为之前的文章曾经介绍过ArrayPool。而MemoryPool的数组又是依赖ArrayPool创建的，反而相比于ArrayPool他又多了创建IMemoryOwner的消耗。这里推荐一篇文章对二者进行了对比：https://endjin.com/blog/2020/09/arraypool-vs-memorypool-minimizing-allocations-ais-dotnet。

其实我们更需要的是Memory<T>和Span<T>，在System.Memory命名空间下的MemoryExtensions为我们的Array[]提供了扩展方法AsMemory\<T\>(this T[]? array) AsSpan\<T\>(this T[]? array)等等几十种扩展，足够满足你的需要

所以如果不是非得要用MemoryPool的场景还是推荐直接使用ArrayPool吧，当然如果你有必须使用MemoryPool的场景还请在下面留言告诉我一下是什么场景，互相学习一下，嘿嘿