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享受release版本发布的好处的同时也应该警惕rele…

2018-06-18 01:11:07来源：未知阅读 ()

　　一般我们发布项目的时候通常都会采用release版本，因为release会在jit层面对我们的il代码进行了优化，比如在迭代和内存操作的性能提升方面，废话不多说，

我先用一个简单的“冒泡排序”体验下release和debug下面的性能差距。

一：release带来的闪光点【冒泡排序】

　　这个是我多年前写的算法系列中的一个冒泡排序的例子，就随手翻出来展示一下，准备灌入50000条数据，这样就可以执行25亿次迭代，王健林说，不能太张

狂，几十亿对我来说不算小意思，算中等意思吧。

 1 namespace ConsoleApplication4
 2 {
 3     class Program
 4     {
 5         static void Main(string[] args)
 6         {
 7             var rand = new Random();
 8             List<int> list = new List<int>();
 9 
10             for (int i = 0; i < 50000; i++)
11             {
12                 list.Add(rand.Next());
13             }
14 
15             var watch = Stopwatch.StartNew();
16 
17             try
18             {
19                 BubbleSort(list);
20             }
21             catch (Exception ex)
22             {
23                 Console.WriteLine(ex.Message);
24             }
25 
26             watch.Stop();
27 
28             Console.WriteLine("耗费时间:{0}", watch.Elapsed);
29         }
30 
31         //冒泡排序算法
32         static List<int> BubbleSort(List<int> list)
33         {
34             int temp;
35             //第一层循环： 表明要比较的次数，比如list.count个数，肯定要比较count-1次
36             for (int i = 0; i < list.Count - 1; i++)
37             {
38                 //list.count-1：取数据最后一个数下标，
39                 //j>i: 从后往前的的下标一定大于从前往后的下标，否则就超越了。
40                 for (int j = list.Count - 1; j > i; j--)
41                 {
42                     //如果前面一个数大于后面一个数则交换
43                     if (list[j - 1] > list[j])
44                     {
45                         temp = list[j - 1];
46                         list[j - 1] = list[j];
47                         list[j] = temp;
48                     }
49                 }
50             }
51             return list;
52         }
53     }
54 }

Debug下面的执行效率：

Release下面的执行效率：

从上面两张图可以看到，debug和release版本之间的性能差异能达到将近4倍的差距。。。还是相当震撼的。

二：release应该注意的bug

　 release确实是一个非常好的东西，但是在享受好处的同时也不要忘了，任何优化都是要付出代价的，这世界不会什么好事都让你给占了，release有时候为了

性能提升，会大胆的给你做一些代码优化和cpu指令的优化，比如说把你的一些变量和参数缓存在cpu的高速缓存中，不然的话，你的性能能提升这么多么~~~

绝大多数情况下都不会遇到问题，但有时你很不幸，要出就出大问题，下面我同样举一个例子给大家演示一下：

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             var isStop = false;
 6 
 7             var task = Task.Factory.StartNew(() =>
 8             {
 9                 var isSuccess = false;
10 
11                 while (!isStop)
12                 {
13                     isSuccess = !isSuccess;
14                 }
15             });
16 
17             Thread.Sleep(1000);
18             isStop = true;
19             task.Wait();
20 
21             Console.WriteLine("主线程执行结束！");
22             Console.ReadLine();
23         }
24     }

上面这串代码的意思很简单，我就不费劲给大家解释了，但是有意思的事情就是，这段代码在debug和release的环境下执行的结果却是天壤之别，而我们的常规

思想其实就是1ms之后，主线程执行console.writeline(...)对吧，而真相却是：debug正常输出，release却长久卡顿。。。。一直wait啦。。。。这是一个大

bug啊。。。不信的话你可以看看下面的截图嘛。。。

debug：

release：

三：问题猜测

刚才也说过了，release版本会在jit层面对il代码进行优化，所以看应用程序的il代码是看不出什么名堂的，但是可以大概能猜到的就是，要么jit直接把代码

1 while (!isStop)
2 {
3       isSuccess = !isSuccess;
4  }

优化成了

1 while (true)
2 {
3      isSuccess = !isSuccess;
4 }

要么就是为了加快执行速度，mainthread和task会将isStop变量从memory中加载到各自的cpu缓存中，而主线程执行isStop=true的时候而task读的还是cpu

缓存中的脏数据，也就是还是按照isStop=false的情况进行执行。

四：三种解决方案

1:volatile

那这个问题该怎么解决呢？大家第一个想到的就是volatile关键词，这个关键词我想大家都知道有2个意思：

<1>. 告诉编译器，jit，cpu不要对我进行任何形式的优化，谢谢。

<2>. 该变量必须从memory中读取，而不是cpu cache中。

所以可以将上面的代码优化成如下方式，问题就可以完美解决：

 1    class Program
 2     {
 3         volatile static bool isStop = false;
 4 
 5         static void Main(string[] args)
 6         {
 7             var task = Task.Factory.StartNew(() =>
 8             {
 9                 var isSuccess = false;
10 
11                 while (!isStop)
12                 {
13                     isSuccess = !isSuccess;
14                 }
15             });
16 
17             Thread.Sleep(1000);
18             isStop = true;
19             task.Wait();
20 
21             Console.WriteLine("主线程执行结束！");
22             Console.ReadLine();
23         }
24     }

2：Thread.VolatileRead

　　这个方法也是.net后来新增的一个方法，它的作用就是告诉CLR，我需要从memory中进行读取，而不是cpu cache中，不信可以看下注释。

 1         //
 2         // 摘要:
 3         //     读取字段值。无论处理器的数目或处理器缓存的状态如何，该值都是由计算机的任何处理器写入的最新值。
 4         //
 5         // 参数:
 6         //   address:
 7         //     要读取的字段。
 8         //
 9         // 返回结果:
10         //     由任何处理器写入字段的最新值。
11         public static byte VolatileRead(ref byte address);

不过很遗憾，这吊毛没有bool类型的参数，只有int类型。。。操，，，为了测试只能将isStop改成0，1这两种int状态，哎。。。

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             int isStop = 0;
 6 
 7             var task = Task.Factory.StartNew(() =>
 8             {
 9                 var isSuccess = false;
10 
11                 while (isStop != 1)
12                 {
13                     //每次循环都要从内存中读取 ”isStop“ 的最新值
14                     Thread.VolatileRead(ref isStop);
15 
16                     isSuccess = !isSuccess;
17                 }
18             });
19 
20             Thread.Sleep(1000);
21             isStop = 1;
22             task.Wait();
23 
24             Console.WriteLine("主线程执行结束！");
25             Console.ReadLine();
26         }
27     }

3： Thread.MemoryBarrier

　　其实这个方法在MSDN上的解释看起来让人觉得莫名奇妙，根本就看不懂。

1         //
2         // 摘要:
3         //     按如下方式同步内存存取：执行当前线程的处理器在对指令重新排序时，不能采用先执行 System.Threading.Thread.MemoryBarrier
4         //     调用之后的内存存取，再执行 System.Threading.Thread.MemoryBarrier 调用之前的内存存取的方式。
5         [SecuritySafeCritical]
6         public static void MemoryBarrier();

其实这句话大概就两个意思：

<1>. 优化cpu指令排序。

<2>. 调用MemoryBarrier之后，在MemoryBarrier之前的变量写入都要从cache更新到memory中。

调用MemoryBarrier之后，在MemroyBarrier之后的变量读取都要从memory中读取，而不是cpu cache中。

所以基于上面两条策略，我们可以用Thread.MemoryBarrier进行改造，代码如下：

 1     class Program
 2     {
 3         static void Main(string[] args)
 4         {
 5             bool isStop = false;
 6 
 7             var task = Task.Factory.StartNew(() =>
 8             {
 9                 var isSuccess = false;
10 
11                 while (!isStop)
12                 {
13                     Thread.MemoryBarrier();
14                     isSuccess = !isSuccess;
15                 }
16             });
17 
18             Thread.Sleep(1000);
19             isStop = true;
20             task.Wait();
21 
22             Console.WriteLine("主线程执行结束！");
23             Console.ReadLine();
24         }
25     }