dotnet程序优化心得（一）

近一段时间测试过几个程序，有一些心得。具体步骤如下：

（1）写出测试程序
（2）测试原程序，记录运行时间，作为优化的基础。要在Release下测试。
（3）检查算法，是不是最有效的算法。尤其是现在内存便宜，看有没有能够用空间换取时间的方法
（4）用Reflector查看类库，看你使用的方法是不是最有效率的方法
（5）对于运行次数多，性能关键的地方，不要直接调用类库。类库是为通用目的设计的，用Reflector可以发现，针对特殊的问题，内库里面有很多冗余代码

测试程序是很关键的，dotnet下用DateTime.Now.Ticks能够得到精确的时间，单位是10^-7s。

我爱用下面这种结构的测试代码：

 1    static void Main(string[] args)
 2    {
 3long _start,_end,_loops; //DateTime.Now.Ticks是long int
 4        _loops=100000;    //重复次数
 5        _start=DateTime.Now.Ticks;
 6
 7        for (int i=0;i<_loops;i++)
 8        {
 9            原方法;
10        }
11        _end=DateTime.Now.Ticks;
12
13        Console.WriteLine("{0}次调用原方法共花费时间{1}ms",_loops,(_end-_start)/10000);
14
15        _start=DateTime.Now.Ticks;
16
17        for (int i=0;i<_loops;i++)
18        {
19            优化后方法;
20        }
21        _end=DateTime.Now.Ticks;
22
23        Console.WriteLine("{0}次调用优化后方法共花费时间{1}ms",_loops,(_end-_start)/10000);
24    }

一定要在一次运行中同时测试原方法和优化后方法，这样得到的测试结果才有比较意义。（如果你的方法非常耗用CPU，用带超线程的计算机，或者把测试进程设置成实时进程，这样得到的结果更精确。）

windows下时间精度应该是0.001-0.01ms，运行时间在0.01ms以下的结果不可靠。.net下时间精度应该更低一点。我怀疑只有0.1ms，但没有认真测试过。

不想让别的进程干扰，就把测试进程设置成实时进程。半年前测试一个程序，性能只到了40-60，查看进程发现cpu时间主要是GUI占用了，测试进程只占用了20%。动动鼠标，程序性能会上串下跳的。把进程优先级调到最高，测试进程cpu占用稳定在93-97%。设置为实时进程，cpu占用稳定在96-97%，这样测试的结果才有效。

下面以实际例子具体解释相关技巧。

下面以实际例子具体解释相关技巧。

 (1)缘起

bfax@smth.org发了一个字符串转换程序，引起了热烈讨论。原程序如下：

 1
 2Function B2G()Function B2G(prestr As String) As String
 3    Dim i, j As Integer
 4    Const GB_Lib = ""    //几千个字符吧，因为字符串长度限制，原程序是由GB_lib1,GB_lib2GB_lib4四个字符串构成的，为了简化问题，只用一个字符串代替。
 5    Const BIG5_Lib = ""    //与GB_Lib中简体字一一对应的繁体字
 6    
 7    For i = 1 To prestr.Length
 8        j= Instr(1, BIG5_Lib1, GetChar(prestr, i)) 
 9        If j<>0 Then prestr=prestr.Replace(GetChar(BIG5_Lib1,j),GetChar(GB_Lib1,j))
10        j= Instr(1, BIG5_Lib2, GetChar(prestr, i)) 
11        If j<>0 Then prestr=prestr.Replace(GetChar(BIG5_Lib2,j),GetChar(GB_Lib2,j))
12        j= Instr(1, BIG5_Lib3, GetChar(prestr, i)) 
13        If j<>0 Then prestr=prestr.Replace(GetChar(BIG5_Lib3,j),GetChar(GB_Lib3,j))
14        j= Instr(1, BIG5_Lib4, GetChar(prestr, i)) 
15        If j<>0 Then prestr=prestr.Replace(GetChar(BIG5_Lib4,j),GetChar(GB_Lib4,j))
16    Next
17    Return prestr
18End Function

(2) 分析问题

写测试程序测试在我的1.5M迅驰本本测试，替换效率为30万字/s，该程序采用Replace，这样对每一个字符都要扫描GB_Lib字符串中的几千个字符，性能自然上不去。需要寻找更好的数据结构和算法，降低每一个字符串的操作时间。

.net类库里有一个很好的东西可以拿来直接用：Hashtable。也就是说，把每一个简体字作为key，每一个繁体字作为value。这样处理每个字符的时候只需要看它在不在Hashtable的key里面，在的话就找出对应的value替换，否则就不做任何操作。这样做的代价是Hashtable初始化的耗时，不过初始化顶多也就一次嘛。程序如下：

 1public class ConvertDemo
 2{
 3    private static Hashtable _libTable;
 4
 5    static ConvertDemo()
 6    {
 7        InitHashTable();
 8    }
 9
10    static string GB_lib="";
11
12    static string BIG5_lib="";
13
14    private static void InitHashTable()
15    {
16        _libTable = new Hashtable();
17        PushIntoHashtable(_libTable,GB_lib,BIG5_lib);
18    }
19
20    private static void PushIntoHashtable(Hashtable t, string g , string b)
21    {
22        for (int i=0;i<g.Length;i++)
23        {
24            t.Add(g,b);
25        }
26    }
27
28    private static char ConvertChar(char input)
29    {
30        if (_libTable.ContainsKey(input)) return (char)_libTable[input];
31        else return input;
32    }
33
34    public static string ConvertText(string inputString)
35    {
36        StringBuilder sb = new StringBuilder(inputString);
37        for (int i=0;i<inputString.Length;i++)
38        {
39            sb = ConvertChar(inputString);
40        }
41        return sb.ToString();
42    }
43}

测试性能，结果为300万字/秒。性能提高了10倍。

（3）用relector看Hashtable源代码，消除无用操作，继续优化

还能不能继续优化呢？ConvertChar (char input)执行次数最多，是对性能最有影响的方法。用reflector反编译Hashtable的get_Item(object key)方法：

 1public virtual object get_Item(object key)
 2{
 3      uint num1;
 4      uint num2;
 5      Hashtable.bucket bucket1;
 6      if (key == null)
 7      {
 8            throw new ArgumentNullException("key", Environment.GetResourceString("ArgumentNull_Key"));
 9      }
10      Hashtable.bucket[] bucketArray1 = this.buckets;

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