如何在 C# 中使用 ArrayPool 和 MemoryPool 提高 数据使用性能

对资源的可复用是提升应用程序性能的一个非常重要的手段，比如本篇要分享的 ArrayPool 和 MemoryPool，它们就有效的减少了内存使用和对GC的压力，从而提升应用程序性能。

什么是 ArrayPool
System.Buffers 命名空间下提供了一个可对 array 进行复用的高性能池化类 ArrayPool，在经常使用 array 的场景下可使用 ArrayPool 来减少内存占用,它是一个抽象类，如下代码所示：

public abstract class ArrayPool<T>
{
}

可以想象一下你的业务场景中需要多次实例化 array，这么做有什么后果呢？ 很显然每一次 new array 都会在托管堆上分配，同时当 array 不再使用时还需要 GC 去释放，而 ArrayPool 就是为了解决此事而生的，它在池中动态维护若干个 array 对象，当你需要 new array 的时候只需从池中获取即可。

使用 ArrayPool
可以通过下面三种方式来使用 ArrayPool 。

通过 ArrayPool.Shared 属性来获取 ArrayPool 实例。

通过 ArrayPool.Create() 来生成 ArrayPool 实例。

通过继承 ArrayPool 来生成一个自定义子类。

下面的代码展示了如何从 ArrayPool 中获取一个 size >= 10 的 array 数组。

var shared = ArrayPool<int>.Shared;
var rentedArray = shared.Rent(10); //rentedArray = int[16]
shared.Return(rentedArray);//当什么时候不需要 rentedArray 了，记得再将它归还到 ArrayPool 中，

上面的代码一定要注意，虽然只租用了 10 个 size，但底层会返回 2的倍数 的size , 也就是 2* 8 = 16。
示例：最小值：16 每次开辟空间 都是2的倍数（16，32，64,128，256 等）

下面是仅供参考的完整代码。

 static void Main(string[] args)
    {
        var shared = ArrayPool<int>.Shared;

        var rentedArray = shared.Rent(10);

        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            rentedArray[i] = i + 1;
        }

        for (int j = 0; j < 10; j++)
        {
            Console.WriteLine(rentedArray[j]);
        }

        shared.Return(rentedArray);

        Console.ReadKey();
    }

创建自定义的 ArrayPool
你也可以通过重写 ArrayPool 来实现自定义的池化对象，如下代码所示：

public class CustomArrayPool<T> : ArrayPool<T>
{
    public override T[] Rent(int minimumLength)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
    public override void Return(T[] array, bool clearArray = false)
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

使用 MemoryPool
System.Memory 命名空间下提供了一个内存池对象 MemoryPool，在这之前你需要每次都 new 一个内存块出来，同时也增加了 GC 的负担，有了 MemoryPool 之后，你需要的内存块直接从池中拿就可以了。

    static void Main(string[] args)
    {

        var  memoryPool = MemoryPool<int>.Shared;

        var rentedArray = memoryPool.Rent(10);

        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            rentedArray.Memory.Span[i] = i + 1;
        }

        for (int j = 0; j < 10; j++)
        {
            Console.WriteLine(rentedArray.Memory.Span[j]);
        }

        Console.ReadKey();
    }

MemoryPool 获取 大小 数量 与 ArrayPool 一致

ArrayPool vs MemoryPool

从上面的演示可以看出， ArrayPool 是以 array 的形式向外租借，而 MemoryPool 则是以 内存块 的方式向外租借，所以在c#教程重复使用 array 的场景下可以优选 ArrayPool 来提高性能，如果你的代码是以 Memory 这种内存块的形式多次使用则优先使用 MemoryPool。