.NET中的Span和Memory是什么?如何用它们实现高性能内存操作?

Span和Memory是.NET高性能内存操作核心,Span在上操作连续内存,避免分配与GC,适用于局部高效切片;Memory可跨异步边界传递,支持堆持有,通过.Span获取Span进行高效处理。结合使用能减少复制与分配,提升吞吐,关键在于Span用于本地视图,Memory用于可传递引用。

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Span 和 Memory 是 .NET 中用于实现高性能内存操作的核心类型,它们允许你在不分配托管堆内存的情况下安全地操作连续的内存块,特别适合需要低延迟和高吞吐量的场景。

Span:栈上的高效内存视图

Span 表示一段连续的内存区域,可以指向数组、原生内存或栈上分配的数据。它在栈上分配,开销极小,且不会被垃圾回收器管理,因此性能极高。

常见用途包括:

切片操作数组而不复制数据 解析字符串或二进制流时避免中间分配 作为方法参数传递内存片段示例:

使用 Span 对数组进行切片:

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };Span slice = numbers.AsSpan(1, 3); // 取索引1开始的3个元素slice[0] = 9; // 直接修改原数组// 此时 numbers 变为 {1, 9, 3, 4, 5}

Span 必须在栈上使用,不能作为类的字段或跨异步方法传递。

Memory:可跨方法边界的内存抽象

Memory 是 Span 的“可持有”版本,可以在堆上持有,并支持跨异步调用传递。它封装了对数组、堆内存或池化内存的引用。

当你需要将内存块传给异步方法或长期持有时,应使用 Memory。

示例:

使用 Memory 处理异步读取数据:

async Task ProcessDataAsync(Memory buffer){    int bytesRead = await File.ReadAllBytesAsync("data.bin")                              .AsMemory()                              .CopyToAsync(buffer);    var span = buffer.Span.Slice(0, bytesRead);    ParseHeader(span);}

通过 .Span 属性,你可以从 Memory 获取 Span 进行高效操作。

如何实现高性能内存操作?

结合 Span 和 Memory,可以显著减少内存分配和复制,提升性能。

用 Span 替代子数组复制:避免 Array.Copy 或 new byte[len] 使用 stackalloc 在栈上分配小块内存:适用于固定大小的临时缓冲区 配合 pooled arrays 减少 GC 压力:如使用 ArrayPool.Shared 解析文本或协议时逐段处理:例如按行切分字符串而无需拆分成数组示例:高效字符串解析

不用 Split() 分配多个字符串,而是用 ReadOnlySpan 逐段处理:

ReadOnlySpan input = "apple,banana,cherry".AsSpan();int pos = 0;while (input.Length > 0 && (pos = input.IndexOf(',')) != -1){    Console.WriteLine(input.Slice(0, pos));    input = input.Slice(pos + 1);}if (input.Length > 0) Console.WriteLine(input);

这个过程完全没有分配中间字符串数组

基本上就这些。合理使用 Span 和 Memory 能极大提升数据处理效率,尤其在高频率调用的路径中效果明显。关键是理解 Span 用于栈本地操作,Memory 用于可传递的内存持有。掌握它们,你就掌握了 .NET 高性能编程的重要工具

以上就是.NET中的Span和Memory是什么?如何用它们实现高性能内存操作?的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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