C# 程序性能提升篇-1、装箱和拆箱，枚举的ToString浅析

前景提要：

　　编写程序时，也许你不经意间，就不知不觉的使程序代码，发生了装箱和拆箱，从而降低了效率，不要说就发生那么一次两次，如果说是程序中发生了循环、网络程序（不断请求处理的）等这些时候，减少装箱和拆箱，是优化程序提高效率的一种途径。不仅跬步，无以至千里，不积小流，无以至江河。优化从点点滴滴做起。

一、装箱拆箱概念：

　　这里是官方定义：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/yz2be5wk.aspx

　　装箱：值类型→引用类型

　　拆箱：引用类型→值类型

二、为什么说装箱，拆箱消耗资源（内存、cpu）？

　　2.1 图说装箱、拆箱

　　　　




　　　　说明：装箱。值类型存放于内存栈上，引用类型存放于内存对上。如果将已定义好的值类型（栈上的数据）修改至引用类型（堆上），

　　2.2 图文说 装箱过程

　　　　值类型存储（没有堆什么事）： 引用类型存储（栈中存储的是，堆中对象的地址，堆中是实际对象）

　　　　




　　　　这时如果，将值类型变成引用类型，存储的位置发生变化，发生了装箱，而且为了拆箱，现在引用类型的存储模式也不仅仅是以上引用类型的存储模型了，值类型的类型也会进行相应的存储，以方便在拆箱时候，转换成相应装箱时的类型。

　　　　这样可以看出，装箱，其实比你直接定义成一个引用类型，更加消耗了内存，以及增加了计算量（消耗了cpu）。这是原理级别的解释，跟深入的，我也不太清除。只能分析到CLR这一步。

三、浅谈ToString()

　　估计大家都知道，C#所有的类型基类（父类）均是Object，而Object中，提供的能叫子类继承的方法就那么几个，virtual 的ToString就是其中之一，所以说，c#中所有的类型均有这个ToString方法。下面就浅谈一下ToString方法在装箱拆箱中的一二。

　　3.1 针对普通值类型

　　　　以Int32为例（Struct）

　　　　　　int a=123;
　　　　　　string b=a.ToString();

　　　　　　　　请问这是发生装箱了吗？

　　　　　　答：值类型→引用类型，oh，装箱！！

　　　　　　解答：只单纯的看装箱定义，这确实符合装箱的定义。但是，别忘记了ToString是基类的虚方法，子类是否对其有重写。

　　　　　　　　int 的 户口祖籍

　　　　　　　　int（C#语言）→Int32（CLR，oh是个结构，struct）

　　　　　　　　　　→extends System.ValueType（查看IL代码，发现了）→extends System.Object（这是终极祖宗啊！这里有ToString啊）

　　　　　　　　这是Int32中对ToString方法的重写：

　　　　　　　　　　　　public override string ToString() { return Number.FormatInt32(this, null, NumberFormatInfo.CurrentInfo);}

　　　　　　　　接下来就是内部的实现了，我去，看不到了啊?怎么办？

　　　　　　对了编写代码，查看IL代码。

　　　　　　


　　　　　　可以看出这里没有发生装箱啊！具体的深入内部实现可以借助反编译工具，查看，如ILSpy、reflecter、ILdasm等。

　　

　　3.2枚举类型

　　　　那么所有的值类型是不是使用Tostring方法，均不涉及装箱操作呢？这个也不尽然，可是尝试一下枚举类型。

　　　　枚举类型，是一个值类型。

　　　　示例：

　　　　　　enum TestEnum { Test1, Test2 }

　　　　　　string test = TestEnum.Test1.ToString();
//这句话是否发生装箱操作

　　

　　　　3.2.1 内部原理

　　　　　　首先查看枚举中的ToString方法，这里重写了ToString方法

　　　　　　public override string ToString() { return InternalFormat((RuntimeType) base.GetType(), this.GetValue());}

　　　　　　查看InternalFormat方法的实现

　　　　　　　　private static string InternalFormat(RuntimeType eT, object value)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　if (eT.IsDefined(typeof(FlagsAttribute), false))
　　　　　　　　{
　　　　　　　　return InternalFlagsFormat(eT, value);
　　　　　　　　}
　　　　　　　　string name = GetName(eT, value);
　　　　　　　　 if (name == null)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　return value.ToString();
　　　　　　　　}
　　　　　　　　return name;
　　　　　　　　}

　　

　　　　　　通过查看可知eT.IsDefined(typeof(FlagsAttribute), false)、GetName()，这里使用了反射，可能会有性能的损失，但是不会有装箱操作

　　　　　　 但GetName（eT,value）,中的value参数是InternalFormat中的参数，这里的参数是object类型，

　　　　　　　　而InternalFormat((RuntimeType) base.GetType(), this.GetValue())调用时，这里的使用了this.GetValue这个方法来传递这个object参数

　　　　　　 接下来查看 GetValue方法的实现啦

　　　　　　　　


　　　　　　可以看出关于这个GetValue方法中发生了，装箱操作，return (bool) *(((sbyte*) ptrRef)); 这个一个值类型，而GetValue需要的返回值是：Object类型

　　　　结论，枚举中重写的ToString方法不仅使用到了装箱操作，而且还是用到了大量的反射。

　　　　综上所述，使用枚举时，只是针对值类型操作，增加几个常量状态switch-case，以及不涉及取出枚举定义的值（ToString）则是非常方便的，快速的。

　　　　　　但是要是经常使用枚举的ToString取得枚举的定义值，则不建议使用。这里是非常不合时宜的。可以直接使用静态类代替即可（使用空间换取时间）

　　3.3 分析网络大牛的技术博客

　　　　原本装箱、拆箱感觉写的差不多了，但是看到网上那么多大牛、那么写感觉有点不合适啊！（不要被他们所谓的比较性能吓到哦）

　　　　3.3.1 博客地址：/article/4801658.html

　　　　　　这是第一个：性能相差7千倍的ToString方法 的博客

　　　　　　解说：看到标题，第一句想说的是，我靠！这么雷人啊。7千倍啊！

　　　　　　　　但是一看代码你就知道他在干嘛了

　　　　　　　　　　

var

day = DayOfWeek.Wednesday; //这可是枚举啊

　　　　　　　　　　

for

(

int

i = 0; i < 1000000; i++)

{

value = day.ToString();

}

　　　　　　　　百万级别的反射、装箱。你坑人呢吧，不说实际有没有这么百万级别的数量和这么频繁的操作，就说有你这么用的吗！

　　　　　　　　　　一种是你直接返回一个值类型的星期，最后表现层给你转换一下，即使这里装箱、拆箱也就是这么一次两个，还能百万级别的刷啊！

　　　　　　　　　　还有就是类似你的第二种，直接就是操作引用类型的，如果像你这样百万级别的在转换一下，弄成静态常量。　

　　　　　　　结论是：举例要以事实做依据，不要做不符合实际的事情。不同的方法、类库用于适合的场景。这里不仅仅反射会耗时，装箱操作也会造成资源的消耗

　　　　3.3.2 博客地址：/article/4607065.html

　　　　　　这是第二个：也谈枚举ToString()性能的改进 的博客

　　　　　　解说：我不理解楼主在干吗，你定义的静态类，在第一次使用的时候，就已经将枚举装到静态变量dictionary中了，常驻内存了，直到程序结束才推出。

　　　　　　　　 类似于你没事循环读取百万级别的一个静态变量啊！

　　　　　　　　　而使用枚举的ToString方法，是你在百万级别的反射、装箱数据啊！

　　　　　　 我晕啊！枚举是这样用，这样理解的吗？

　　　　　　　　如果这几个定义你常用、百万级别读取的话，你能不能稍微浪费点内存啊！直接这样用啊（空间换取时间）

　　　　　　　　　　public static class EnumLoginError
　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　public static string 用户名不存在 { get{return "用户名不存在";}}
　　　　　　　　　　public static string 密码错误 { get{return "密码错误";}}
　　　　　　　　　　public static string 用户被锁定 { get{return "用户被锁定";}}
　　　　　　　　　　public static string 未知错误 { get{return "未知错误";}}
　　　　　　　　　　}
　　　　　　结论是：不要做画蛇添足的事情，对待事物要有怀疑精神。还是合适的工具做合适的活，合适的人做合适事情。

四、能够减少拆箱装箱，常用的替代类库
　　4.1 推荐使用泛型集合

　　　　命名空间System.Collections.Generic
　　　　List<T>类似于ArrayList，ArrayList的升级版。
　　　　　　各种方法：Sort()、Max()、Min()、Sum()…
　　　　Dictionary<K,V>类似于Hashtable，Hashtable的升级版。
　　　　T,K,V就像一把锁，锁住集合只能存某种特定的类型，这里的T,K,V也可以是其它字母