c# - 计算数组中的元素-性能-

Question

我有这个数组: var arr = new int[] { 1, 1, 0, -1, -1 }; 我需要计算正数、负数和零数的数量。我使用 foreach 循环和 Linq 完成了此操作，并尝试使用 Stopwatch 来比较两种方法之间的性能，这是我的代码:

        int pos = 0, neg = 0, zeros = 0;
        int p = 0, n = 0, z = 0;


        Stopwatch sw = new Stopwatch();

        sw.Start();

        pos = arr.Sum(e => e > 0 ? 1 : 0);
        neg = arr.Sum(e => e < 0 ? 1 : 0);
        zeros = arr.Sum(e => e == 0 ? 1 : 0);

        sw.Stop();


        Stopwatch sw2 = new Stopwatch();

        sw2.Start();

        foreach (var item in arr)
        {
            if (item > 0) p++;
            else if (item < 0) n++;
            else z++;
        }

        sw2.Stop();

        Console.WriteLine("Elapsed={0}", sw.Elapsed); //Elapsed=00:00:00.0008311
        Console.WriteLine("Elapsed2={0}", sw2.Elapsed); //Elapsed2=00:00:00.0000028

结果表明，foreach 循环(28ms)比 Linq 方法(8311ms)好得多，所以我的问题是为什么会有这些差异表现如何？

我什至尝试了三个 foreach 循环，一个用于计算负数，一个用于计算正数，第三个用于计算零，但性能仍然比 Linq 方法好!

预先感谢您的帮助!

Answer 1

让我们以稍微不同的方式进行赛马:

private static string UnderTest(int size) {
  int pos = 0, neg = 0, zeros = 0;
  int p = 0, n = 0, z = 0;

  Random random = new Random(0);
  int[] arr = Enumerable
    .Range(0, size)
    .Select(x => random.Next(-1, 2))
    .ToArray();
  GC.Collect(GC.MaxGeneration);

  Stopwatch sw = new Stopwatch();
  sw.Start();

  // Three Linq loops (expected to be 3 three times slower)
  pos = arr.Sum(e => e > 0 ? 1 : 0);    
  neg = arr.Sum(e => e < 0 ? 1 : 0);
  zeros = arr.Sum(e => e == 0 ? 1 : 0);

  sw.Stop();

  Stopwatch sw2 = new Stopwatch();
  sw2.Start();

  // Just 1 loop 
  foreach (var item in arr) {
    if (item > 0) p++;
    else if (item < 0) n++;
    else z++;
  }

  sw2.Stop();

  return $"{sw.Elapsed} vs. {sw2.Elapsed} ratio: {((double)sw.Elapsed.Ticks) / sw2.Elapsed.Ticks:f3}";
} 

不同数组大小的竞争:

   int[] loops = new int[] {
    1000,
    10_000,
    100_000,
    1_000_000,
    10_000_000,
    100_000_000,
    1000,         // <- 1000 again
  };

  string report = string.Join(Environment.NewLine, loops
    .Select(loop => $"loops: {loop,10} : {UnderTest(loop)}"));

  Console.Write(report);

结果:

loops:       1000 : 00:00:00.0006471 vs. 00:00:00.0000114 ratio: 56.763 // <- Warming up
loops:      10000 : 00:00:00.0003195 vs. 00:00:00.0001074 ratio: 2.975
loops:     100000 : 00:00:00.0037131 vs. 00:00:00.0010910 ratio: 3.403
loops:    1000000 : 00:00:00.0351574 vs. 00:00:00.0118858 ratio: 2.958
loops:   10000000 : 00:00:00.3729617 vs. 00:00:00.1198276 ratio: 3.112
loops:  100000000 : 00:00:03.7002508 vs. 00:00:01.1808595 ratio: 3.134
loops:       1000 : 00:00:00.0000322 vs. 00:00:00.0000099 ratio: 3.253 // <- Expected

发生了什么:我们有 3 Linq 基于循环(3 调用 Sum)，所以 Linq慢 3 倍(毫不奇怪)。然而，当系统加载程序集、编译 IL代码等时，我们在第一次运行时遇到了巨大的异常值。所以你有一个所谓的热身效果。