.NET MAUI 性能提升

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了.NET MAUI 性能提升相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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作者：Jonathan Peppers

翻译：Yijing Sun

校稿：Amy Peng

排版：Rani Sun

精彩预告

*本文干货满满，预计阅读时间32分钟，建议收藏保存。

.NET多平台应用程序UI (MAUI)将android、ios、macOS和Windows API统一为一个API，这样你就可以编写一个应用程序在许多平台上本机运行。我们专注于提高您的日常生产力以及您的应用程序的性能。我们认为，开发人员生产率的提高不应该以应用程序性能为代价。

应用程序的大小也是如此——在一个空白的.NET MAUI应用程序中存在什么开销?当我们开始优化.NET MAUI时，很明显iOS需要做一些工作来改善应用程序的大小，而android则缺乏启动性能。

一个dotnet new maui项目的iOS应用程序最初大约是18MB。同样，在之前的预览中.NET MAUI在android上的启动时间也不是很理想:

应用程序

框架

启动时间(ms)

Xamarin.Android

Xamarin

306.5

Xamarin.Forms

Xamarin

498.6

Xamarin.Forms (Shell)

Xamarin

817.7

dotnet new android

.NET 6 (早期预览)

210.5

dotnet new maui

.NET 6 (早期预览)

683.9

.NET Podcast

.NET 6 (早期预览)

1299.9

这是在Pixel 5设备上平均运行10次得到的结果。有关这些数字是如何获得的，请参阅我们的maui-profiling文件。

我们的目标是让.NET MAUI比它的前身Xamarin更快。很明显，我们在.NET MAUI本身也有一些工作要做。dotnet new android 模板的发布速度已经超过Xamarin.Android，主要是因为.NET 6中新的BCL和Mono运行时。

新的.NET maui模板还没有使用Shell导航模式，但是计划将其作为.NET maui的默认导航模式。当我们采用这个更改时，我们知道会对模板中的性能造成影响。

几个不同团队的合作才有了今天的成就。我们改进了Microsoft.Extensions ，依赖注入的使用，AOT编译，Java互操作，XAML，.NET MAUI代码，等等方面。

尘埃落定后，我们达到了一个更好的阶段:

应用程序

框架

启动时间(ms)

Xamarin.Android

Xamarin

306.5

Xamarin.Forms

Xamarin

498.6

Xamarin.Forms (Shell)

Xamarin

817.7

dotnet new android

.NET 6 (MAUI GA)

182.8

dotnet new maui （No Shell**)

.NET 6 (MAUI GA)

464.2

dotnet new maui (Shell)

.NET 6 (MAUI GA)

568.1

.NET Podcast App (Shell)

.NET 6 (MAUI GA)

814.2

** -这是原始的dotnet new maui模板，没有使用Shell。

下面的细节,享受吧！

.NET Podcast

https://github.com/microsoft/dotnet-podcasts

maui-profiling

https://github.com/jonathanpeppers/maui-profiling

Shell

https://docs.microsoft.com/en-us/xamarin/xamarin-forms/app-fundamentals/shell/

.NET Podcast App (Shell)

https://github.com/microsoft/dotnet-podcasts

主要内容

启动性能的改进

  • 在移动设备上进行分析

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#profiling-on-mobile

  • 测量随着时间的推移

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#measuring-over-time

  • Profiled AOT

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#profiled-aot

  • 单文件程序集存储器

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#single-file-assembly-stores

  • Spanify.RegisterNativeMembers

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#spanify-registernativemembers

  • System.Reflection.Emit和构造函数

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#systemreflectionemit-and-constructors

  • System.Reflection.Emit和方法

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#systemreflectionemit-and-methods

  • 更新的Java.Interop APIs

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#multi-dimensional-java-arrays

  • 多维Java数组

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#multi-dimensional-java-arrays

  • 为android图像使用Glide

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#multi-dimensional-java-arrays

  • 减少Java互操作调用

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#reduce-java-interop-calls

  • 将android XML移植到Java

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#port-android-xml-to-java

  • 删除Microsoft.Extensions.Hosting

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#remove-microsoftextensionshosting

  • 在启动时减少Shell初始化

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#less-shell-initialization-on-startup

  • 字体不应该使用临时文件

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#fonts-should-not-use-temporary-files

  • 编译时在平台上计算

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#compute-onplatform-at-compile-time

  • 在XAML中使用编译转换器

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#use-compiled-converters-in-xaml

  • 优化颜色解析

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#optimize-color-parsing

  • 不要使用区域性识别的字符串比较

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#dont-use-culture-aware-string-comparisons

  • 懒惰地创建日志

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#create-loggers-lazily

  • 使用工厂方法进行依赖注入

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#use-factory-methods-for-dependency-injection

  • 懒惰地负载ConfigurationManager

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#create-loggers-lazily

  • 默认VerifyDependencyInjectionOpenGenericServiceTrimmability

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#default-verifydependencyinjectionopengenericservicetrimmability

  • 改进内置AOT配置文件

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#improve-the-built-in-aot-profile

  • 启用AOT图像的延迟加载

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#enable-lazy-loading-of-aot-images

  • 删除System.Uri中未使用的编码对象

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#remove-unused-encoding-object-in-systemuri

应用程序大小的改进

  • 修复默认的MauiImage大小

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#fix-defaults-for-mauiimage-sizes

  • 删除Application.Properties 和DataContractSerializer

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#remove-applicationproperties-and-datacontractserializer

  • 修剪未使用的HTTP实现

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#trim-unused-http-implementations

.NET Podcast 示例中的改进（https://github.com/microsoft/dotnet-podcasts）

  • 删除Microsoft.Extensions.Http用法

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#remove-microsoftextensionshttp-usage

  • 删除Newtonsoft.Json使用

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#remove-newtonsoftjson-usage

  • 在后台运行第一个网络请求

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#run-first-network-request-in-background

实验性或高级选项

  • 修剪Resource.designer.cs

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#trimming-resourcedesignercs

  • R8 Java代码收缩器

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#r8-java-code-shrinker

  • AOT一切

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#aot-everything

  • AOT和LLVM

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#aot-and-llvm

  • 记录自定义AOT配置文件

    https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-dotnet-maui/#record-a-custom-aot-profile

启动性能的改进

在移动设备上进行分析

我必须提到移动平台上可用的.NET诊断工具，因为它是我们使.NET MAUI更快的第0步。

分析.NET 6 android应用程序需要使用一个叫做 dotnet-dsrouter 的工具。该工具使dotnet跟踪连接到一个运行的移动应用程序在 android, iOS 等。这可能是我们用来分析 .NET MAUI 的最有影响力的工具。

要开始使用dotnet trace和dsrouter，首先通过adb配置一些设置并启动dsrouter:

adb reverse tcp:9000 tcp:9001
adb shell setprop debug.mono.profile '127.0.0.1:9000,suspend'
dotnet-dsrouter client-server -tcps 127.0.0.1:9001 -ipcc /tmp/maui-app --verbose debug

下一步启动dotnet跟踪，如:

dotnet-trace collect --diagnostic-port /tmp/maui-app --format speedscope

在启动一个使用-c Release和-p:androidEnableProfiler=true构建的android应用程序后，当dotnet trace输出时，你会注意到连接:

Press <Enter> or <Ctrl+C> to exit...812  (KB)

在您的应用程序完全启动后，只需按下enter键就可以得到一个保存在当前目录的*.speedscope。你可以在https://speedscope.app上打开这个文件，深入了解每个方法在应用程序启动期间所花费的时间：

在android应用程序中使用dotnet跟踪的更多细节，请参阅我们的文档。我建议在android设备上分析Release版本，以获得应用在现实世界中的最佳表现。

dotnet-dsrouter

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/core/diagnostics/dotnet-dsrouter

我们的文档

https://github.com/xamarin/xamarin-android/blob/main/Documentation/guides/tracing.md

测量随着时间的推移

我们在.NET基础团队的朋友建立了一个管道来跟踪.NET MAUI性能场景，例如:

  • 包大小

  • 磁盘大小(未压缩)

  • 单个文件分类

  • 应用程序启动

随着时间的推移，这使我们能够看到改进或回归的影响，看到dotnet/maui回购的每个提交的数字。我们还可以确定这种差异是否是由xamarin-android、xamarin-macios或dotnet/runtime中的变化引起的。

例如，在物理Pixel 4a设备上运行的dotnet new maui模板的启动时间(以毫秒为单位)图:

注意，Pixel 4a比Pixel 5要慢得多。

我们可以精确地指出在dotnet/maui中发生的回归和改进。这对于追踪我们的目标是非常有用的。

同样地，我们可以在相同的Pixel 4a设备上看到.NET Podcast应用随着时间的推移所取得的进展:

这张图表是我们真正关注的焦点，因为它是一款“真正的应用”，接近于开发者在自己的手机应用中看到的内容。

至于应用程序大小，它是一个更稳定的数字——当情况变得更糟或更好时，它很容易归零:

请参阅dotnet-podcasts#58, Android x# 520和dotnet/maui#6419了解这些改进的详细信息。

dotnet-podcasts#58

https://github.com/microsoft/dotnet-podcasts

Android x# 520

https://github.com/xamarin/AndroidX/pull/520

dotnet/maui#6419

https://github.com/dotnet/maui/pull/6419

异形AOT

在我们对.NET MAUI的初始性能测试中，我们看到了JIT(及时)和AOT(提前)编译的代码是如何执行的:

应用

JIT 时间(ms)

AOT 时间(ms)

dotnet 新maui

1078.0ms

683.9ms

每次调用c#方法时都会发生JIT处理，这会隐式地影响移动应用程序的启动性能。

另一个问题是AOT导致的应用程序大小增加。每个.NET程序集都会在最终应用中添加一个android本地库。为了更好地利用这两个世界，启动跟踪或分析AOT是Xamarin.Android当前的一个特性。这是一种AOT应用程序启动路径的机制，它显著提高了启动时间，而只增加了适度的应用程序大小。

在.NET 6版本中，这是完全有意义的默认选项。在过去，使用Xamarin.Android进行任何类型的AOT都需要Android NDK(下载多个gb)。我们在没有安装android NDK的情况下构建了AOT应用程序，使其成为可能。

我们为 dotnet new android, maui，和maui-blazor模板的内置配置文件，使大多数应用程序受益。如果你想在.NET 6中记录一个自定义配置文件，你可以试试我们的实验性的Mono.Profiler. Android包。我们正在努力在未来的.NET版本中完全支持记录自定义概要文件。

查看xamarin-Android#6547和dotnet/maui#4859了解这个改进的细节。

启动跟踪或分析AOT

https://devblogs.microsoft.com/xamarin/faster-startup-times-with-startup-tracing-on-android/

Mono.Profiler. Android

https://github.com/jonathanpeppers/Mono.Profiler.Android

xamarin-Android#6547

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6547

dotnet/maui#4859

https://github.com/dotnet/maui/pull/4859

单文件程序集存储器

之前，如果你在你最喜欢的zip文件实用程序中查看Release android .apk内容，你可以看到.NET程序集位于:

assemblies/Java.Interop.dll
assemblies/Mono.android.dll
assemblies/System.Runtime.dll
assemblies/arm64-v8a/System.Private.CoreLib.dll
assemblies/armeabi-v7a/System.Private.CoreLib.dll
assemblies/x86/System.Private.CoreLib.dll
assemblies/x86_64/System.Private.CoreLib.dll

这些文件是通过mmap系统调用单独加载的，这是应用程序中每个.NET程序集的成本。这是在android工作负载中用C/ c++实现的，使用Mono运行时为程序集加载提供的回调。MAUI应用程序有很多程序集，所以我们引入了一个新的$(androidUseAssemblyStore)特性，该特性在Release版本中默认启用。

在这个改变之后，你会得到:

assemblies/assemblies.manifest
assemblies/assemblies.blob
assemblies/assemblies.arm64_v8a.blob
assemblies/assemblies.armeabi_v7a.blob
assemblies/assemblies.x86.blob
assemblies/assemblies.x86_64.blob

现在android启动只需要调用mmap两次:一次是assemblies.blob，第二次是特定于体系结构的Blob。这对带有许多. net程序集的应用程序产生了明显的影响。

如果你需要检查编译过的android应用程序中这些程序集的IL，我们创建了一个程序集存储读取器工具来“解包”这些文件。

另一个选择是在构建应用程序时禁用这些设置:

dotnet build -c Release -p:AndroidUseAssemblyStore=false -p:Android EnableAssemblyCompression=false

这样你就可以用你喜欢的压缩工具解压生成的.apk文件，并使用ILSpy这样的工具来检查.NET程序集。这是一个很好的方法来诊断修剪器/链接器问题。

查看xamarin-android#6311了解关于这个改进的详细信息。

mmap系统调用

https://man7.org/linux/man-pages/man2/mmap.2.html

mmap

https://man7.org/linux/man-pages/man2/mmap.2.html

程序集存储读取器

https://github.com/xamarin/xamarin-android/tree/main/tools/assembly-store-reader

ILSpy

https://github.com/icsharpcode/ILSpy

xamarin-android#6311

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6311

Spanify RegisterNativeMembers

当用Java创建c#对象时，会调用一个小型的Java包装器，例如:

public class MainActivity extends Android.app.Activity

    public static final String methods;
    static 
        methods = "n_onCreate:(LAndroid/os/Bundle;)V:GetOnCreate_Landroid_os_Bundle_Handler\\n";
        mono.Android.Runtime.register ("foo.MainActivity, foo", MainActivity.class, methods);
    

方法列表是一个以\\n和:分隔的Java本机接口(JNI)签名列表，这些签名在托管的c#代码中被重写。对于在c#中重写的每个Java方法，您都会得到一个这样的方法。

当实际的Java onCreate()方法被调用为一个android活动:

public void onCreate (Android.os.Bundle p0)

    n_onCreate (p0);



private native void n_onCreate (Android.os.Bundle p0);

通过各种各样的魔术和手势，n_onCreate调用到Mono运行时，并调用c#中的OnCreate()方法。

拆分\\n和:-分隔的方法列表的代码是在Xamarin早期使用string.Split()编写的。可以说，Span在那时还不存在，但我们现在可以使用它!这提高了任何继承Java类的c#类的成本，因此这是一个比.NET MAUI更广泛的改进。

你可能会问，“为什么要使用字符串呢?”使用Java数组似乎比分隔字符串对性能的影响更大。在我们的测试中，调用JNI来获取Java数组元素，性能比字符串差。Split和Span的新用法。对于如何在未来的.NET版本中重新构建它，我们有一些想法。

除了.NET 6之外，针对当前客户Xamarin. Android的最新版本也附带了这一更改。

查看xamarin-android#6708了解关于此改进的详细信息。

Java本机接口(JNI)

https://en.wikipedia.org/wiki/Java_Native_Interface

Span

https://docs.microsoft.com/en-us/archive/msdn-magazine/2018/january/csharp-all-about-span-exploring-a-new-net-mainstay

xamarin-android#6708

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6708

System.Reflection.Emit和构造函数

在使用Xamarin的早期，我们有一个从Java调用c#构造函数的有点复杂的方法。

首先，我们有一些在启动时发生的反射调用:

static MethodInfo newobject = typeof (System.Runtime.CompilerServices.RuntimeHelpers).GetMethod ("GetUninitializedObject", BindingFlags.Public | BindingFlags.Static)!;
static MethodInfo gettype = typeof (System.Type).GetMethod ("GetTypeFromHandle", BindingFlags.Public | BindingFlags.Static)!;
static FieldInfo handle = typeof (Java.Lang.Object).GetField ("handle", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance)!;

这似乎是Mono早期版本遗留下来的，并一直延续到今天。例如，可以直接调用RuntimeHelpers.GetUninitializedObject()。

然后是一些复杂的System.Reflection.Emit用法，并在System.Reflection.ConstructorInfo中传递一个cinfo实例:

DynamicMethod method = new DynamicMethod (DynamicMethodNameCounter.GetUniqueName (), typeof (void), new Type [] typeof (IntPtr), typeof (object []) , typeof (DynamicMethodNameCounter), true);
ILGenerator il = method.GetILGenerator ();


il.DeclareLocal (typeof (object));


il.Emit (OpCodes.Ldtoken, type);
il.Emit (OpCodes.Call, gettype);
il.Emit (OpCodes.Call, newobject);
il.Emit (OpCodes.Stloc_0);
il.Emit (OpCodes.Ldloc_0);
il.Emit (OpCodes.Ldarg_0);
il.Emit (OpCodes.Stfld, handle);


il.Emit (OpCodes.Ldloc_0);


var len = cinfo.GetParameters ().Length;
for (int i = 0; i < len; i++) 
    il.Emit (OpCodes.Ldarg, 1);
    il.Emit (OpCodes.Ldc_I4, i);
    il.Emit (OpCodes.Ldelem_Ref);

il.Emit (OpCodes.Call, cinfo);


il.Emit (OpCodes.Ret);


return (Action<IntPtr, object?[]?>) method.CreateDelegate (typeof (Action <IntPtr, object []>));

调用返回的委托，使得IntPtr是Java.Lang.Object子类的句柄，而对象[]是该特定c#构造函数的任何参数。emit对于在启动时第一次使用它以及以后的每次调用都有很大的成本。

经过仔细的审查，我们可以将handle字段设置为内部的，并将此代码简化为:

var newobj = RuntimeHelpers.GetUninitializedObject (cinfo.DeclaringType);
if (newobj is Java.Lang.Object o) 
    o.handle = jobject;
 else if (newobj is Java.Lang.Throwable throwable) 
    throwable.handle = jobject;
 else 
    throw new InvalidOperationException ($"Unsupported type: 'newobj'");

cinfo.Invoke (newobj, parms);

这段代码所做的是在不调用构造函数的情况下创建一个对象，设置句柄字段，然后调用构造函数。这样做是为了当c#构造函数开始时，Handle在任何Java.Lang.Object上都是有效的。构造函数内部的任何Java互操作(比如调用类上的其他Java方法)以及调用任何基本Java构造函数都需要Handle。

新代码显著改进了从Java调用的任何c#构造函数，因此这个特殊的更改改进的不仅仅是.NET MAUI。除了.NET 6之外，针对当前客户Xamarin. android的最新版本也附带了这一更改。

查看xamarin-android#6766了解这个改进的详细信息。

xamarin-android#6766

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6766

System.Reflection.Emit和方法

当你在c#中重写一个Java方法时，比如:

public class MainActivity : Activity

    protected override void OnCreate(Bundle savedInstanceState)
    
         base.OnCreate(savedInstanceState);
         //...

在从Java到c#的转换过程中，我们必须封装c#方法来处理异常，例如:

try

    // Call the actual C# method here

catch (Exception e) when (_unhandled_exception (e))

    androidEnvironment.UnhandledException (e);
    if (Debugger.IsAttached || !JNIEnv.PropagateExceptions)
        throw;

例如，如果在OnCreate()中未处理托管异常，那么实际上会导致本机崩溃(并且没有托管的c#堆栈跟踪)。我们需要确保调试器在附加异常时能够中断，否则将记录c#堆栈跟踪。

从Xamarin开始，上面的代码是通过System.Reflection.Emit生成的:

var dynamic = new DynamicMethod (DynamicMethodNameCounter.GetUniqueName (), ret_type, param_types, typeof (DynamicMethodNameCounter), true);
var ig = dynamic.GetILGenerator ();


LocalBuilder? retval = null;
if (ret_type != typeof (void))
    retval = ig.DeclareLocal (ret_type);


ig.Emit (OpCodes.Call, wait_for_bridge_processing_method!);


var label = ig.BeginExceptionBlock ();


for (int i = 0; i < param_types.Length; i++)
    ig.Emit (OpCodes.Ldarg, i);
ig.Emit (OpCodes.Call, dlg.Method);


if (retval != null)
    ig.Emit (OpCodes.Stloc, retval);


ig.Emit (OpCodes.Leave, label);


bool  filter = Debugger.IsAttached || !JNIEnv.PropagateExceptions;
if (filter && JNIEnv.mono_unhandled_exception_method != null) 
    ig.BeginExceptFilterBlock ();


    ig.Emit (OpCodes.Call, JNIEnv.mono_unhandled_exception_method);
    ig.Emit (OpCodes.Ldc_I4_1);
    ig.BeginCatchBlock (null!);
 else 
    ig.BeginCatchBlock (typeof (Exception));



ig.Emit (OpCodes.Dup);
ig.Emit (OpCodes.Call, exception_handler_method!);


if (filter)
    ig.Emit (OpCodes.Throw);


ig.EndExceptionBlock ();


if (retval != null)
    ig.Emit (OpCodes.Ldloc, retval);


ig.Emit (OpCodes.Ret);

这段代码被调用两次为一个 dotnet new android 应用程序，但~58次为一个dotnet new maui应用程序！

我们意识到实际上可以为每个通用委托类型编写一个强类型的“快速路径”,而不是使用System.Reflection.Emit。有一个生成的委托匹配每个签名:

void OnCreate(Bundle savedInstanceState);


// Maps to *JNIEnv, JavaClass, Bundle
// Internal to each assembly
internal delegate void _JniMarshal_PPL_V(IntPtr, IntPtr, IntPtr);

这样我们就可以列出所有使用过的dotnet maui应用程序的签名，比如:

class JNINativeWrapper

    static Delegate? CreateBuiltInDelegate (Delegate dlg, Type delegateType)
    
        switch (delegateType.Name)
        
            // Unsafe.As<T>() is used, because _JniMarshal_PPL_V is generated internal in each assembly
            case nameof (_JniMarshal_PPL_V):
                return new _JniMarshal_PPL_V (Unsafe.As<_JniMarshal_PPL_V> (dlg).Wrap_JniMarshal_PPL_V);
            // etc.
        
        return null;
    


    // Static extension method is generated to avoid capturing variables in anonymous methods
    internal static void Wrap_JniMarshal_PPL_V (this _JniMarshal_PPL_V callback, IntPtr jnienv, IntPtr klazz, IntPtr p0)
    
        // ...

这种方法的缺点是，当使用新签名时，我们必须列出更多的情况。我们不想详尽地列出每一种组合，因为这会导致IL大小的增长。我们正在研究如何在未来的.NET版本中改进这一点。

查看xamarin-android#6657和xamarin- android #6707了解这个改进的详细信息。

xamarin-android#6657

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6657

xamarin- android #6707

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6707

更新的Java.Interop APIs

Java.Interop.dll中原始的Xamarin api是这样的api:

  • JNIEnv.CallStaticObjectMethod

在Java中调用的“新方法”每次调用占用的内存更少:

  • JniEnvironment.StaticMethods.CallStaticObjectMethod

当在构建时为Java方法生成c#绑定时，默认使用更新/更快的方法—在Xamarin.Android中已经有一段时间了。以前，Java绑定项目可以将$(AndroidCodegenTarget)设置为XAJavaInterop1，它在每次调用中缓存和重用jmethodID实例。请参阅java.interop文档获取关于该特性的历史记录。

其他有问题的地方是有“手动”绑定的地方。这些往往也是经常使用的方法，所以值得修复这些！

一些改善这种情况的例子:

  • JNIEnv.FindClass()在xamarin-android#6805

  • JavaList 和 JavaList在 xamarin-android#6812

AndroidCodegenTarget

https://docs.microsoft.com/en-us/xamarin/android/deploy-test/building-apps/build-properties#androidcodegentarget

java.interop

https://github.com/xamarin/Java.Interop/commit/d9b43b52a2904e00b74b96c82a7c62c6a0c214ca

xamarin-android#6805

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6805

xamarin-android#6812

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6812

多维Java数组

当向Java来回传递c#数组时，中间步骤必须复制数组，以便适当的运行时能够访问它。这真的是一个开发者体验的情况，因为c#开发者期望写这样的东西:

var array = new int[]  1, 2, 3, 4;
MyJavaMethod (array);
在MyJavaMethod里面会做:
IntPtr native_items = JNIEnv.NewArray (items);
try

    // p/invoke here, actually calls into Java

finally

    if (items != null)
    
        JNIEnv.CopyArray (native_items, items); // If the calling method mutates the array
        JNIEnv.DeleteLocalRef (native_items); // Delete our Java local reference

JNIEnv.NewArray()访问一个“类型映射”，以知道需要将哪个Java类用于数组的元素。

dotnet new maui项目使用的特定android API有问题:

public ColorStateList (int[][]? states, int[]? colors)

发现一个多维 int[][] 数组可以访问每个元素的“类型映射”。当启用额外的日志记录时，我们可以看到这一点，许多实例：

monodroid: typemap: failed to map managed type to Java type: System.Int32, System.Private.CoreLib, Version=6.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=7cec85d7bea7798e (Module ID: 8e4cd939-3275-41c4-968d-d5a4376b35f5; Type token: 33554653)
monodroid-assembly: typemap: called from
monodroid-assembly: at android.Runtime.JNIEnv.TypemapManagedToJava(Type )
monodroid-assembly: at android.Runtime.JNIEnv.GetJniName(Type )
monodroid-assembly: at android.Runtime.JNIEnv.FindClass(Type )
monodroid-assembly: at android.Runtime.JNIEnv.NewArray(Array , Type )
monodroid-assembly: at android.Runtime.JNIEnv.NewArray[Int32[]](Int32[][] )
monodroid-assembly: at android.Content.Res.ColorStateList..ctor(Int32[][] , Int32[] )
monodroid-assembly: at Microsoft.Maui.Platform.ColorStateListExtensions.CreateButton(Int32 enabled, Int32 disabled, Int32 off, Int32 pressed)

对于这种情况，我们应该能够调用JNIEnv.FindClass()一次，并为数组中的每一项重用这个值！

我们正在研究如何在未来的.NET版本中进一步改进这一点。一个这样的例子是dotnet/maui#5654，在这里我们只是简单地考虑完全用Java来创建数组。

查看xamarin-android#6870了解这个改进的详细信息。

dotnet/maui#5654

https://github.com/dotnet/maui/pull/5654

xamarin-android#6870

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6870

为android图像使用Glide

Glide是现代android应用程序推荐的图片加载库。谷歌文档甚至推荐使用它，因为内置的android Bitmap类可能很难正确使用。glidex.forms是在Xamarin.Forms中使用Glide的原型。但我们将 Glide 提升为未来在 .NET MAUI 中加载图像的“方式”。

为了减少JNI互操作的开销，.NET MAUI的Glide实现主要是用Java编写的，例如:

import com.bumptech.glide.Glide;
//...
public static void loadImageFromUri(ImageView imageView, String uri, Boolean cachingEnabled, ImageLoaderCallback callback) 
    //...
    RequestBuilder<Drawable> builder = Glide
        .with(imageView)
        .load(androidUri);
    loadInto(builder, imageView, cachingEnabled, callback);

ImageLoaderCallback在c#中子类化以处理托管代码中的完成。其结果是，来自web的图像的性能应该比以前在Xamarin.Forms中得到的性能有了显著提高。

详见dotnet/maui#759和dotnet/maui#5198。

Glide

https://github.com/bumptech/glide

glidex.forms

https://github.com/jonathanpeppers/glidex

dotnet/maui#759

https://github.com/dotnet/maui/pull/759

dotnet/maui#5198

https://github.com/dotnet/maui/pull/5198

减少Java互操作调用

假设你有以下Java api:

public void setFoo(int foo);
public void setBar(int bar);

这些方法的互操作如下:

public unsafe static void SetFoo(int foo)

    JniArgumentValue* __args = stackalloc JniArgumentValue[1];
    __args[0] = new JniArgumentValue(foo);
    return _members.StaticMethods.InvokeInt32Method("setFoo.(I)V", __args);



public unsafe static void SetBar(int bar)

    JniArgumentValue* __args = stackalloc JniArgumentValue[1];
    __args[0] = new JniArgumentValue(bar);
    return _members.StaticMethods.InvokeInt32Method("setBar.(I)V", __args);

所以调用这两个方法会两次调用stackalloc，两次调用p/invoke。创建一个小型的Java包装器会更有性能，例如:

public void setFooAndBar(int foo, int bar)

    setFoo(foo);
    setBar(bar);

翻译为:

public void setFooAndBar(int foo, int bar)

    setFoo(foo);
    setBar(bar);

.NET MAUI视图本质上是c#对象，有很多属性需要在Java中以完全相同的方式设置。如果我们将这个概念应用到.NET MAUI中的每个android View中，我们可以创建一个~18参数的方法用于View创建。后续的属性更改可以直接调用标准的android api。

对于非常简单的.NET MAUI控件来说，这在性能上有了显著的提高:

方法

平均

错误

标准差

0代

已分配

Border(Before)

323.2 µs

0.82 µs

323.2 

0.9766

5 KB

Border(After)

242.3 µs

1.34 µs

1.25 µs

0.9766

5 KB

CollectionView(Before)

354.6 µs

2.61 µs

2.31 µs

1.4648

6 KB

CollectionView(After)

258.3 µs

0.49 µs

0.43 µs

1.4648

6 KB

请参阅dotnet/maui#3372了解有关此改进的详细信息。

dotnet/maui#3372

https://github.com/dotnet/maui/pull/3372

将android XML移植到Java

回顾android上的dotnet跟踪输出，我们可以看到合理的时间花费在:

20.32.ms mono.andorid!Andorid.Views.LayoutInflater.Inflate

回顾堆栈跟踪，时间实际上花在了android/Java扩展布局上，而在.NET端没有任何工作发生。

如果你看看编译过的android .apk和res/layouts/bottomtablayout。在android Studio中，XML只是普通的XML。只有少数标识符被转换为整数。这意味着android必须解析XML并通过Java的反射api创建Java对象——似乎我们不使用XML就可以获得更快的性能?

通过标准的BenchmarkDotNet对比，我们发现在涉及互操作时，使用android布局的表现甚至比使用c#更差:

方法

方法

错误

标准差

已分配

Java

338.4 µs

4.21 µs

3.52 µs

744 B

CSharp

410.2 µs

7.92 µs

6.61 µs

1,336 B

XML

490.0 µs

7.77 µs

7.27 µs

2,321 B

接下来，我们将BenchmarkDotNet配置为单次运行，以更好地模拟启动时发生的情况:

方法

中值

Java

4.619 ms

CSharp

37.337 ms

XML

39.364 ms

我们在.NET MAUI中看到了一个更简单的布局，底部标签导航:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
  xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
  android:orientation="vertical"
  android:layout_width="match_parent"
  android:layout_height="match_parent">
  <FrameLayout
    android:id="@+id/bottomtab.navarea"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="0dp"
    android:layout_gravity="fill"
    android:layout_weight="1" />
  <com.google.android.material.bottomnavigation.BottomNavigationView
    android:id="@+id/bottomtab.tabbar"
    android:theme="@style/Widget.Design.BottomNavigationView"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content" />
</LinearLayout>

我们可以将其移植到四个Java方法中，例如:

@NonNull
public static List<View> createBottomTabLayout(Context context, int navigationStyle);
@NonNull
public static LinearLayout createLinearLayout(Context context);
@NonNull
public static FrameLayout createFrameLayout(Context context, LinearLayout layout);
@NonNull
public static BottomNavigationView createNavigationBar(Context context, int navigationStyle, FrameLayout bottom)

这使得我们在android上创建底部标签导航时只能从c#切换到Java 4次。它还允许android操作系统跳过加载和解析.xml来“膨胀”Java对象。我们在dotnet/maui中执行了这个想法，在启动时删除所有LayoutInflater.Inflate()调用。

请参阅dotnet/maui#5424, dotnet/maui#5493，和dotnet/maui#5528了解这些改进的详细信息

dotnet/maui#5424

https://github.com/dotnet/maui/pull/5424

dotnet/maui#5493

https://github.com/dotnet/maui/pull/5493

dotnet/maui#5528

https://github.com/dotnet/maui/pull/5528

删除Microsoft.Extensions.Hosting

hosting提供了一个.NET通用主机，用于在.NET应用程序中管理依赖注入、日志记录、配置和应用生命周期。这对启动时间有影响，似乎不适合移动应用程序。

从.NET MAUI中移除Microsoft.Extensions.Hosting使用是有意义的。. net MAUI没有试图与“通用主机”互操作来构建DI容器，而是有自己的简单实现，它针对移动启动进行了优化。此外，. net MAUI默认不再添加日志记录提供程序。

通过这一改变，我们看到dotnet new maui android应用程序的启动时间减少了5-10%。在iOS上，它减少了相同应用程序的大小，从19.2 MB => 18.0 MB。

详见dotnet/maui#4505和dotnet/maui#4545。

.NET通用主机

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/core/extensions/generic-host

dotnet/maui#4505

https://github.com/dotnet/maui/pull/4505

dotnet/maui#4545

https://github.com/dotnet/maui/pull/4545

在启动时减少Shell初始化

Xamarin. Forms Shell是跨平台应用程序导航的一种模式。这个模式是在.NET MAUI中提出的，它被推荐作为构建应用程序的默认方式。

当我们发现在启动时使用Shell的成本(对于Xamarin和Xamarin.form和.NET MAUI)，我们找到了几个可以优化的地方:

  • 不要在启动时解析路由——要等到一个需要它们的导航发生。

  • 如果没有为导航提供查询字符串，则只需跳过处理查询字符串的代码。这将删除过度使用System.Reflection的代码路径。

  • 如果页面没有可见的BottomNavigationView，那么不要设置菜单项或任何外观元素。

请参阅dotnet/maui#5262了解此改进的详细信息。

Xamarin. Forms Shell

https://docs.microsoft.com/en-us/xamarin/xamarin-forms/app-fundamentals/shell/

dotnet/maui#5262

https://github.com/dotnet/maui/pull/5262

字体不应该使用临时文件

大量的时间花在.NET MAUI应用程序加载字体上:

32.19ms Microsoft.Maui!Microsoft.Maui.FontManager.CreateTypeface(System.ValueTuple`3<string, Microsoft.Maui.FontWeight, bool>)

检查代码时，它所做的工作比需要的更多:

  1. 将androidAsset文件保存到临时文件夹。

  2. 使用android API, Typeface.CreateFromFile()来加载文件。

我们实际上可以直接使用Typeface.CreateFromAsset() android API，根本不用临时文件。

请参阅dotnet/maui#4933了解有关此改进的详细信息。

dotnet/maui#4933

https://github.com/dotnet/maui/pull/4933

编译时在平台上计算

OnPlatform标记扩展的使用:

<Label Text="Platform: " />
<Label Text="OnPlatform Default=Unknown, android=android, iOS=iOS" />

…实际上可以在编译时计算，net6.0-android和net6.0-ios会得到适当的值。在未来的.NET版本中，我们将对 XML元素进行同样的优化。

详见dotnet/maui#4829和dotnet/maui#5611。

dotnet/maui#4829

https://github.com/dotnet/maui/pull/4829

dotnet/maui#5611

https://github.com/dotnet/maui/pull/5611

在XAML中使用编译转换器

以下类型现在在XAML编译时转换，而不是在运行时:

  • 颜色：dotnet /maui# 4687

    https://github.com/dotnet/maui/pull/4687

  • 角半径: dotnet / maui # 5192

    https://github.com/dotnet/maui/pull/5192

  • 字形大小：dotnet / maui # 5338

    https://github.com/dotnet/maui/pull/5338

  • 网格长度, 行定义, 列定义：dotnet/maui#5489

    https://github.com/dotnet/maui/pull/5489

这导致从.xaml文件生成更好/更快的IL。

优化颜色解析

Microsoft.Maui.Graphics.Color.Parse()的原始代码可以重写，以更好地使用Span并避免字符串分配。

方法

平均

错误

标准差

0代

已分配

Parse (之前)

99.13 ns

0.281 ns

0.235 ns

0.0267

168 B

Parse (之后)

52.54 ns

0.292 ns

0.259 ns

0.0051

32 B

能够在ReadonlySpan<char>dotnet/csharplang#1881上使用switch语句，将在未来的.NET版本中进一步改善这种情况。

看到dotnet / Microsoft.Maui.Graphics # 343和dotnet / Microsoft.Maui.Graphics # 345关于这个改进的细节。

dotnet/csharplang#1881

https://github.com/dotnet/csharplang/issues/1881

dotnet / Microsoft.Maui.Graphics # 343

https://github.com/dotnet/Microsoft.Maui.Graphics/pull/343

dotnet / Microsoft.Maui.Graphics # 345

https://github.com/dotnet/Microsoft.Maui.Graphics/pull/345

不要使用区域性识别的字符串比较

回顾一个新的naui项目的dotnet跟踪输出，可以看到android上第一个区域性感知字符串比较的真实成本:

6.32ms Microsoft.Maui.Controls!Microsoft.Maui.Controls.ShellNavigationManager.GetNavigationState
3.82ms Microsoft.Maui.Controls!Microsoft.Maui.Controls.ShellUriHandler.FormatUri
3.82ms System.Private.CoreLib!System.String.StartsWith
2.57ms System.Private.CoreLib!System.Globalization.CultureInfo.get_CurrentCulture

实际上，我们甚至不希望在本例中使用区域性比较—它只是从Xamarin.Forms引入的代码。

例如，如果你有:

if (text.StartsWith("f"))

    // do something

在这种情况下，你可以简单地这样做:

if (text.StartsWith("f"))

    // do something

如果在整个应用程序中执行，System.Globalization.CultureInfo.CurrentCulture可以避免被调用，并且可以稍微提高If语句的总体速度。

为了解决整个dotnet/maui回购的这种情况，我们引入了代码分析规则来捕捉这些:

dotnet_diagnostic.CA1307.severity = error
dotnet_diagnostic.CA1309.severity = error

请参阅dotnet/maui#4988了解有关改进的详细信息。

dotnet/maui#4988

https://github.com/dotnet/maui/pull/4988

懒惰地创建日志

ConfigureFonts() API在启动时花费了一些时间来做一些可以延迟到以后的工作。我们还可以改进Microsoft.Extensions中日志基础设施的一般用法。

我们所做的一些改进如下:

  • 推迟创建“记录器”类，直到需要它们时再创建。

  • 内置的日志记录基础设施在默认情况下是禁用的，必须显式启用。

  • 延迟调用android的EmbeddedFontLoader中的Path.GetTempPath()，直到需要它。

  • 不要使用ILoggerFactory创建通用记录器。而是直接获取ILogger服务，这样它就被缓存了。

请参阅dotnet/maui#5103了解有关此改进的详细信息。

dotnet/maui#5103

https://github.com/dotnet/maui/pull/5103

使用工厂方法进行依赖注入

当使用Microsoft.Extensions。DependencyInjection，注册服务，比如:

IServiceCollection services /* ... */;
services.TryAddSingleton<IFooService, FooService>();

Microsoft.Extensions必须做一些System.Reflection来创建FooService的第一个实例。这是值得注意的dotnet跟踪输出在android上。

相反，如果你这样做了:

// If FooService has no dependencies
services.TryAddSingleton<IFooService>(sp => new FooService());
// Or if you need to retrieve some dependencies
services.TryAddSingleton<IFooService>(sp => new FooService(sp.GetService<IBar>()));

在这种情况下，Microsoft.Extensions可以简单地调用lamdba/匿名方法，而不需要系统。反射。

我们在所有的dotnet/maui上进行了改进，并使用了bannedapianalyzer，这样就不会有人意外地使用TryAddSingleton()更慢的重载。

请参阅dotnet/maui#5290了解有关此改进的详细信息。

bannedapianalyzer

https://github.com/dotnet/roslyn-analyzers/blob/main/src/Microsoft.CodeAnalysis.BannedApiAnalyzers/BannedApiAnalyzers.Help.md

dotnet/maui#5290

https://github.com/dotnet/maui/pull/5290

默认VerifyDependencyInjectionOpenGenericServiceTrimmability

.NET Podcast样本花费了4-7ms的时间:

Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ServiceLookup.CallsiteFactory.ValidateTrimmingAnnotations()

MSBuild属性$(verifydependencyinjectionopengenericservicetrimability)触发该方法运行。这个特性开关确保dynamallyaccessedmembers被正确地应用于打开依赖注入中的泛型类型。

在基础.NET SDK中，当publishtrim =true时，该开关将被启用。然而，android应用程序在Debug版本中并没有设置publishtrim =true，所以开发者错过了这个验证。

相反，在已发布的应用程序中，我们不想支付这种验证的成本。所以这个特性开关应该在Release版本中关闭。

查看xamarin-android#6727和xamarin-macios#14130了解关于这个改进的详细信息。

.NET Podcast

https://github.com/dotnet/runtime/pull/65326

xamarin-android#6727

https://github.com/xamarin/xamarin-android/pull/6727

xamarin-macios#14130

https://github.com/xamarin/xamarin-macios/pull/14130

懒惰地负载ConfigurationManager

configurationmanager并没有被许多移动应用程序使用，而且创建一个是非常昂贵的!(例如，在android上约为7.59ms)

在.NET MAUI中，一个ConfigurationManager在启动时默认被创建，我们可以使用Lazy延迟它的创建，所以它将不会被创建，除非请求。

请参阅dotnet/maui#5348了解有关此改进的详细信息。

dotnet/maui#5348

https://github.com/dotnet/maui/pull/5348

改进内置AOT配置文件

Mono运行时有一个关于每个方法的JIT时间的报告(参见我们的文档)，例如:

Total(ms) | Self(ms) | Method
     3.51 |     3.51 | Microsoft.Maui.Layouts.GridLayoutManager/GridStructure:.ctor (Microsoft.Maui.IGridLayout,double,double)
     1.88 |     1.88 | Microsoft.Maui.Controls.Xaml.AppThemeBindingExtension/<>c__DisplayClass20_0:<Microsoft.Maui.Controls.Xaml.IMarkupExtension<Microsoft.Maui.Controls.BindingBase>.ProvideValue>g__minforetriever|0 ()
     1.66 |     1.66 | Microsoft.Maui.Controls.Xaml.OnIdiomExtension/<>c__DisplayClass32_0:<ProvideValue>g__minforetriever|0 ()
     1.54 |     1.54 | Microsoft.Maui.Converters.ThicknessTypeConverter:ConvertFrom (System.ComponentModel.ITypeDescriptorContext,System.Globalization.CultureInfo,object)

这是一个使用Profiled AOT的版本构建中.NET Podcast示例中的顶级jit时间选择。这些似乎是开发人员希望在. net MAUI应用程序中使用的常用api。

为了确保这些方法在AOT配置文件中，我们在dotnet/maui中使用了这些api

_ = new Microsoft.Maui.Layouts.GridLayoutManager(new Grid()).Measure(100, 100);


<SolidColorBrush x:Key="ProfiledAot_AppThemeBinding_Color" Color="AppThemeBinding Default=Black"/>
<CollectionView x:Key="ProfiledAot_CollectionView_OnIdiom_Thickness" Margin="OnIdiom Default=1,1,1,1" />

在这个测试应用程序中调用这些方法可以确保它们位于内置的. net MAUI AOT配置文件中。

在这个更改之后，我们看了一个更新的JIT报告:

_ = new Microsoft.Maui.Layouts.GridLayoutManager(new Grid()).Measure(100, 100);


<SolidColorBrush x:Key="ProfiledAot_AppThemeBinding_Color" Color="AppThemeBinding Default=Black"/>
<CollectionView x:Key="ProfiledAot_CollectionView_OnIdiom_Thickness" Margin="OnIdiom Default=1,1,1,1" />

这导致了进一步的补充：

var split = "foo;bar".Split(';');
var x = int.Parse("999");
x.ToString();

我们对Color.Parse()、Connectivity做了类似的修改.NETworkAccess DeviceInfo。成语,AppInfo。.NET MAUI应用程序中应该经常使用的requestdtheme。

请参阅dotnet/maui#5559, dotnet/maui#5682，和dotnet/maui#6834了解这些改进的详细信息。

如果你想在.NET 6中记录一个自定义的AOT配置文件，你可以尝试我们的实验包Mono.Profiler.Android。我们正在努力在未来的.NET版本中完全支持记录自定义概要文件。

参见我们的文档

https://github.com/xamarin/xamarin-android/blob/main/Documentation/guides/profiling.md#profiling-the-jit-compiler

.NET Podcast

https://github.com/microsoft/dotnet-podcasts

dotnet/maui#5559

https://github.com/dotnet/maui/pull/5559

dotnet/maui#5682

https://github.com/dotnet/maui/pull/5682

dotnet/maui#6834

https://github.com/dotnet/maui/pull/6834

Mono.Profiler.Andro

以上是关于.NET MAUI 性能提升的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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