脚本的问题

前一篇文章的测试脚本中，发现一个问题，请见下面的粗体部分。

    public static double Test1()

    {   GC.Collect();

        ArrayList list1 = new ArrayList();

        sw.Reset();       //sw是一个System.Diagnostics.Stopwatch对象

        sw.Start();

        for (int i = 0; i < Program.MaxCount; i++)

        {   LargeDataStruct data1 = new LargeDataStruct();     

            list1.Add(data1);                                   //测试装箱

            LargeDataStruct data2 = (LargeDataStruct)list1[0];  //测试拆箱

        }

        sw.Stop();

        return sw.Elapsed.TotalSeconds;

}

由于在集合的Add方法里，要判断当前集合的数量是否达到了集合的最大容量（见下面的代码），如果达到了，需要做相关的操作，而这个操作可能花费较多的时间。

    //这是ArrayList的部分源代码

    public virtual int Add(object value)

    {

        if (this._size == this._items.Length)

        {

            this.EnsureCapacity(this._size + 1); //花费很多时间

        }

        this._items[this._size] = value;

        this._version++;

        return this._size++;

    }

    private void EnsureCapacity(int min)

    {

        if (this._items.Length < min)

        {

            int num1 = (this._items.Length == 0) ? 4 : (this._items.Length * 2);

            if (num1 < min)

            {

                num1 = min;

            }

            this.Capacity = num1;

        }

}

新的测试脚本 下载

为了保证测试的独立性，把测试代码改成（下面的粗体部分，保证了集合的容量始终够用）：

    public static double Test1()

    {   GC.Collect();

        ArrayList list1 = new ArrayList(Program.MaxCount);

        sw.Reset();       //sw是一个System.Diagnostics.Stopwatch对象

        sw.Start();

        for (int i = 0; i < Program.MaxCount; i++)

        {   LargeDataStruct data1 = new LargeDataStruct();     

            list1.Add(data1);                                   //测试装箱

            LargeDataStruct data2 = (LargeDataStruct)list1[0];  //测试拆箱

        }

        sw.Stop();

        return sw.Elapsed.TotalSeconds;

}

测试结果 下载

在P4 2.4GHz, 1G内存硬件，测试结果如下：

	int in Arraylist	int in List<T>	large struct in ArrayList	large class in ArrayList	large struct in List<T>	large class in List<T>	string in ArrayList	string in List<T>
1000	0.0000949	0.0000387	0.001201	0.000836	0.000914	0.0009	0.00046	0.00042
10000	0.0006762	0.0002055	0.013376	0.008187	0.010115	0.0092	0.00427	0.00422
100000	0.007687	0.0017933	0.341669	0.30313	0.102465	0.3019	0.04894	0.04877
1000000	0.1269231	0.0186578	4.651395	4.524638	1.297351	4.5808	0.83491	0.83317

结果分析

l         避免装箱和拆箱测试

1.         int in Arraylist vs. int in List<T>
List<T>比ArrayList快2-5倍。而且数据量越大，泛型的优势越大。

2.         Large struct in ArrayList vs. Large class in ArrayList
后者比前者快一些，提高幅度在10%-50%之间。但数据量越大，差距越小。

3.         Large struct in ArrayList vs. large struct in List<T>
List<T>比ArrayList快30%-300%，数据量越大，泛型的优势越大。

l         类型检查是在编译时间进行，而不是在运行时间进行的

1.         custom class in ArrayList vs. custom class in List<T>  （custom class 即large class ）
ArrayList比List<T>速度稍快，在10%范围以内，故总体相当。

2.         string in Arraylist vs. string in List<T>
List<T>比Arraylist速度稍快，在10%范围以内，故总体相当。

总结

对于泛型在的性能情况，可以得出以下结论：

1）  对于int这样的简单值类型，泛型能够提高2-5倍的速度。数据量越大，越明显。

2）  对于复杂的值类型，泛型能够提高30%-300%。数据量越大，越明显。

3）  对于引用（Reference）类型,泛型和传统的方式速度相当。

由上面的结论，可以看出，由于减少了装箱和拆箱，泛型对于值类型的对象性能提升明显。而在在编译时间进行类型检查的方式并没有带来性能的提升。另外由于值类型分配在堆栈之上，所以我们也能看出值类型的分配与创建过程比引用类型（分配在堆上）快得多。

今天的结论和前一篇文章的最大的不同在于，复杂值类型的测试结果迥异，但究竟原因是什么呢？一开始就初始化集合的容量真的对性能影响有这么大吗？泛型中的EnsureCapacity(int)方法为何比非泛型的EnsureCapacity(int)慢那么多，原因何在？