C#高性能低GC 非托管动态扩容数组
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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C#高性能低GC 非托管动态扩容数组相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
开始之前
相比固定长度的Array，大家可能在编程的时候经常会使用List<T>，同时可能会经常往里面Add东西，因为List具有可扩容性，但是注重GC的朋友会发现（比如Unity开发者），List.Resize会造成扩容前数组长度*泛型类型所占字节长度的GC，同时会造成耗时，以及额外的内存占用（比如List有100个元素的时候触发了扩容，新容量为200，但是总共一共插入了150个元素，导致有50个分配的内存没被利用）
Stream（例如MemoryStream）与List一样，在Resize里会分配当前容量两倍的新byte托管数组，也会造成和上面提到的一样的情况，导致GC和可能存在的额外内存占用，以及拷贝托管数组的耗时。
那么有没有什么办法能实现一个：
能插入元素
能动态扩容
扩容不造成GC
能指定扩容长度
包含上述内容的动态扩容数组呢？
让我们先看看List和Stream的原理
List<T>和Stream
List<T>和Stream一样，基本是内部有一个托管数组T[]或byte[]，
内部会记录当前总容量，以及元素总数，Stream还会额外记录当前的位置
且内部实现了Resize方法，会new一个新的托管数组，长度为当前总容量的两倍
紧接着会把老数组的元素复制到新数组上，老数组不会再被引用且造成GC
Span和Memory
最近C#提供了Span和Memory类型，提供了安全操作连续内存的方法
他们的内部实现是这样的：
记录对应泛型类型的指针
记录该指针的长度（多少个元素）
Span和Memory有一点微小的区别，比如在栈上和托管堆上（Span是ref struct，Memory则是readonly struct的缘故），导致他们的用法不太一样，不过本文只需要关心他们的实现原理。
是不是发现和List<T>以及Stream很像？只是托管数组变成指针了，然后少了一些成员？
指针
指针是什么？指针就是一个变量在内存里的地址，所以叫做指针（Pointer），因为指针指向了内存内的一个变量
在内存中的变量有两种情况，一种是被GC托管的变量，一种是不被GC托管的变量，而我们的List和Stream内部的数组，就是托管数组，由GC托管。
如果对Span和Memory熟悉的，应该知道List可以直接转Span，怎么做到的呢？只需要把List内部托管的数组的指针传给Span的构造参数就行（List转Memory也可以就是需要自己实现，有点复杂）
那么延伸的想法就来了，如果我们用非托管指针代替分配的托管数组来存我们的元素，是不是就可以不被GC托管而不被产生GC了？答案是，没错。
自行分配非托管内存
如果我们需要申请非托管内存，我们需要实现以下一条很重要原则：
手动申请的非托管内存必须用好后手动释放（不然就会造成野指针）
C#有两种方法申请非托管内存，并且任何能运行C#的平台都支持（Unity也是支持的，哪怕是IL2CPP）
Marshal.AllocHGlobal，该方法会返回指定长度的非托管内存，并且返回的内存有可能会有值Marshal.AllocCoTaskMem，该方法会返回至少指定长度的非托管内存，但是也有可能会返回超过改长度的内存，且返回的内存不会有值（全是0）
这里很明显，第一个提到的方法适合我们的使用场景
托管的动态扩容数组类型
既然用Sturct可以避免创建时造成的GC（如Span, Memory都是struct），为什么我们要用托管类型（Class）去定义我们的动态扩容数组呢？
请看一下上面提到的原则，手动申请的非托管内存必须用好后手动释放（不然就会造成野指针）
只有通过托管类型，我们才能做到这一点：
在构造函数（Constructor内申请非托管内存）
在折构函数（Finalizer内释放申请的内存）
折构函数就是一个对象被GC回收前调用的函数）
实现一个非托管类型的动态扩容数组
因为非托管类型转指针比较方便，所以本文我们先实现一个非托管类型的动态扩容数组
根据我们上面提到的思路，可以得出以下代码（注，此代码不是完整体）：
/// <summary>
/// A buffer that can dynamically extend
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
public sealed unsafe class ExtensibleBuffer<T> where T : unmanaged
/// <summary>
/// Init extensible buffer with a capacity
/// </summary>
/// <param name="size"></param>
/// <param name="initialData"></param>
private ExtensibleBuffer(int size, T[] initialData)
sizeOfT = (byte)sizeof(T);
ExpandSize = size;
Data = (T*)Marshal.AllocHGlobal(sizeOfT * ExpandSize);
if (initialData != null)
fixed(T* ptr = initialData)
CopyFrom(ptr, 0, 0, initialData.Length);
TotalLength = ExpandSize;
GC.AddMemoryPressure(sizeOfT * ExpandSize);
/// <summary>
/// Free allocated memories
/// </summary>
~ExtensibleBuffer()
Marshal.FreeHGlobal((IntPtr)Data);
GC.RemoveMemoryPressure(sizeOfT * TotalLength);
上面的代码实现了构造函数和折构函数，其中构造函数的参数指定了扩容大小，方法内部获取了泛型T的内存大小，并且申请了类型大小*扩容数量个字节的内存，并且如果有初始化数据，就把初始化托管数据复制到非托管内存上
同时，会标记目前的总长度，以及通知GC我们有申请的内存大小的内存压力（促进GC多去回收）
折构函数内，我们释放了申请的内存，同时通知GC我们之前申请的内存大小的内存压力没了，被我们释放了（让GC不要再关系我们这个动态扩容数组了）
索引器
索引器就是数组/List返回指定位置元素的方法：
/// <summary>
/// Get element at index
/// </summary>
/// <param name="index"></param>
public T this[int index]
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
get => Data[index];
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
set
EnsureCapacity(ref index);
Data[index] = value;
我们在插入的时候检查下申请的内存就好，确保插入到有效的内存里。
实现扩容
既然要避免每次扩容都双倍现在的长度从而造成内存浪费，我们需要在构造函数里标记扩容大小，然后每次扩容的时候当前总长度+=扩容大小就好
幸运的是C#提供了一个重新分配通过Marshal.AllocHGlobal申请的内存的方法：
Marshal.ReAllocHGlobal
这个方法需要传两个参数，第一个参数是原申请的指针，第二个参数是新长度（转指针）
通过简单的封装，我们得到了：
/// <summary>
/// Ensure index exists
/// </summary>
/// <param name="index"></param>
private void EnsureCapacity(ref int index)
if (index < TotalLength) return;
while (index >= TotalLength)
TotalLength += ExpandSize;
GC.AddMemoryPressure(sizeOfT * ExpandSize);
Extend();
/// <summary>
/// Extend buffer
/// </summary>
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
private void Extend()
Data = (T*)Marshal.ReAllocHGlobal((IntPtr)Data, new IntPtr(TotalLength * sizeOfT));
我们只需要定期触发（比如每次插入的时候，访问的话为了性能我们就不检查了，因为是指针，也不会导致数组越界，只是会返回我们想不到的结果）EnsureCapacity，来检查指定的索引是否被我们申请过，如果没的话，就动态扩容以及通知GC即可
从外部的数组/指针里复制元素
我们只需要取别的数组/指针，然后从指定偏移开始，复制指定长度到我们申请的指针的指定位置即可：
/// <summary>
/// Copy data to extensible buffer
/// </summary>
/// <param name="src"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="dstIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="InvalidOperationException"></exception>
public void CopyFrom(T[] src, int srcIndex, int dstIndex, int length)
fixed (T* ptr = src)
CopyFrom(ptr, srcIndex, dstIndex, length);
/// <summary>
/// Copy data to extensible buffer
/// why unaligned? https://stackoverflow.com/a/72418388
/// </summary>
/// <param name="src"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="dstIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="InvalidOperationException"></exception>
public void CopyFrom(T* src, int srcIndex, int dstIndex, int length)
var l = dstIndex + length;
//size check
EnsureCapacity(ref l);
//copy
Unsafe.CopyBlockUnaligned(Data + dstIndex, src + srcIndex, (uint)length);
StackOverFlow的这篇文章：stackoverflow.com/a/724证明了不对齐的拷贝内存更快，不过这里我们是非托管类型的非托管内存，所以这样玩不会出问题
复制数据到外部的数组/指针
与上面的实现类似，我们只需要获取需要复制到的数组/指针，从我们动态扩容数组的第几个元素开始复制，复制多少个即可
注，这里如果需要复制到指定的数组位置，可以把数组转指针后+偏移，然后调用传指针的方法去复制
/// <summary>
/// Copy data from buffer to dst from dst[0]
/// </summary>
/// <param name="dst"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="OverflowException"></exception>
public void CopyTo(ref T[] dst, int srcIndex, int length)
fixed (T* ptr = dst)
CopyTo(ptr, srcIndex, length);
/// <summary>
/// Copy data from buffer to dst from dst[0]
/// </summary>
/// <param name="dst"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="OverflowException"></exception>
public void CopyTo(T* dst, int srcIndex, int length)
var l = srcIndex + length;
//size check
EnsureCapacity(ref l);
//copy
Unsafe.CopyBlockUnaligned(dst, Data + srcIndex, (uint)length);
转Span
Span特别有用，在切割内存之类的地方没有什么比Span更适合的了，所以我们顺便把转Span也支持吧
显示转换
/// <summary>
/// convert an extensible to buffer from start index with provided length
/// </summary>
/// <param name="startIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <returns></returns>
public Span<T> AsSpan(int startIndex, int length)
var l = startIndex + length;
//size check
EnsureCapacity(ref l);
return new Span<T>(Data + startIndex, length);
这样我们可以从指定位置开始讲指定长度个元素转为Span，同时操作返回的Span可以直接操作到我们这个动态扩容数组内的元素上（因为操作Span的元素相当于直接操作内存）
隐式转换
/// <summary>
/// Convert to span
/// </summary>
/// <param name="buffer"></param>
/// <returns></returns>
public static implicit operator Span<T>(ExtensibleBuffer<T> buffer) => buffer.AsSpan(0, buffer.TotalLength);这里我们从第0个元素开始把当前总长度个元素转Span
转托管数组
因为有可能需要给其他接口使用，所以我们需要能把非托管数组的数据复制到托管数组，只需要new个托管数组然后调用复制的接口即可
/// <summary>
/// Convert buffer data to an Array (will create a new array and copy values)
/// </summary>
/// <param name="startIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <returns></returns>
public T[] ToArray(int startIndex, int length)
T[] ret = new T[length];
CopyTo(ref ret, startIndex, length);
return ret;
完整代码
可以在GitHub上看：Nino，当然我本人更希望大家来点star，也可以看下面贴出的代码：
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.CompilerServices;
namespace Nino.Shared.IO
/// <summary>
/// A buffer that can dynamically extend
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
public sealed unsafe class ExtensibleBuffer<T> where T : unmanaged
/// <summary>
/// Default size of the buffer
/// </summary>
private const int DefaultBufferSize = 128;
/// <summary>
/// Data that stores everything
/// </summary>
public T* Data get; private set;
/// <summary>
/// Size of T
/// </summary>
private readonly byte sizeOfT;
/// <summary>
/// expand size for each block
/// </summary>
public readonly int ExpandSize;
/// <summary>
/// Total length of the buffer
/// </summary>
public int TotalLength get; private set;
/// <summary>
/// Init buffer
/// </summary>
public ExtensibleBuffer() : this(DefaultBufferSize)
/// <summary>
/// Init buffer
/// </summary>
public ExtensibleBuffer(int expandSize) : this(expandSize, null)
/// <summary>
/// Init extensible buffer with a capacity
/// </summary>
/// <param name="size"></param>
/// <param name="initialData"></param>
private ExtensibleBuffer(int size, T[] initialData)
sizeOfT = (byte)sizeof(T);
ExpandSize = size;
Data = (T*)Marshal.AllocHGlobal(sizeOfT * ExpandSize);
if (initialData != null)
fixed(T* ptr = initialData)
CopyFrom(ptr, 0, 0, initialData.Length);
TotalLength = ExpandSize;
GC.AddMemoryPressure(sizeOfT * ExpandSize);
/// <summary>
/// Get element at index
/// </summary>
/// <param name="index"></param>
public T this[int index]
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
get => Data[index];
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
set
EnsureCapacity(ref index);
Data[index] = value;
/// <summary>
/// Ensure index exists
/// </summary>
/// <param name="index"></param>
private void EnsureCapacity(ref int index)
if (index < TotalLength) return;
while (index >= TotalLength)
TotalLength += ExpandSize;
GC.AddMemoryPressure(sizeOfT * ExpandSize);
Extend();
/// <summary>
/// Extend buffer
/// </summary>
[MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
private void Extend()
Data = (T*)Marshal.ReAllocHGlobal((IntPtr)Data, new IntPtr(TotalLength * sizeOfT));
/// <summary>
/// Convert buffer data to an Array (will create a new array and copy values)
/// </summary>
/// <param name="startIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <returns></returns>
public T[] ToArray(int startIndex, int length)
T[] ret = new T[length];
CopyTo(ref ret, startIndex, length);
return ret;
/// <summary>
/// convert an extensible to buffer from start index with provided length
/// </summary>
/// <param name="startIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <returns></returns>
public Span<T> AsSpan(int startIndex, int length)
var l = startIndex + length;
//size check
EnsureCapacity(ref l);
return new Span<T>(Data + startIndex, length);
/// <summary>
/// Convert to span
/// </summary>
/// <param name="buffer"></param>
/// <returns></returns>
public static implicit operator Span<T>(ExtensibleBuffer<T> buffer) => buffer.AsSpan(0, buffer.TotalLength);
/// <summary>
/// Copy data to extensible buffer
/// </summary>
/// <param name="src"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="dstIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="InvalidOperationException"></exception>
public void CopyFrom(T[] src, int srcIndex, int dstIndex, int length)
fixed (T* ptr = src)
CopyFrom(ptr, srcIndex, dstIndex, length);
/// <summary>
/// Copy data to extensible buffer
/// why unaligned? https://stackoverflow.com/a/72418388
/// </summary>
/// <param name="src"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="dstIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="InvalidOperationException"></exception>
public void CopyFrom(T* src, int srcIndex, int dstIndex, int length)
var l = dstIndex + length;
//size check
EnsureCapacity(ref l);
//copy
Unsafe.CopyBlockUnaligned(Data + dstIndex, src + srcIndex, (uint)length);
/// <summary>
/// Copy data from buffer to dst from dst[0]
/// </summary>
/// <param name="dst"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="OverflowException"></exception>
public void CopyTo(ref T[] dst, int srcIndex, int length)
fixed (T* ptr = dst)
CopyTo(ptr, srcIndex, length);
/// <summary>
/// Copy data from buffer to dst from dst[0]
/// </summary>
/// <param name="dst"></param>
/// <param name="srcIndex"></param>
/// <param name="length"></param>
/// <exception cref="OverflowException"></exception>
public void CopyTo(T* dst, int srcIndex, int length)
var l = srcIndex + length;
//size check
EnsureCapacity(ref l);
//copy
Unsafe.CopyBlockUnaligned(dst, Data + srcIndex, (uint)length);
/// <summary>
/// Free allocated memories
/// </summary>
~ExtensibleBuffer()
Marshal.FreeHGlobal((IntPtr)Data);
GC.RemoveMemoryPressure(sizeOfT * TotalLength);
Benchmark
就这样，我们理论上低GC高性能的非托管动态扩容数组就做好了，让我们分析一下性能，测试代码：
BenchmarkDotNet=v0.13.1, OS=macOS Monterey 12.0.1 (21A559) [Darwin 21.1.0]
Intel Core i9-8950HK CPU 2.90GHz (Coffee Lake), 1 CPU, 12 logical and 6 physical cores
.NET SDK=6.0.301
[Host] : .NET 6.0.6 (6.0.622.26707), X64 RyuJIT
ShortRun : .NET 6.0.6 (6.0.622.26707), X64 RyuJIT
Job=ShortRun Platform=AnyCpu Runtime=.NET 6.0
IterationCount=1 LaunchCount=1 WarmupCount=1首先我们测试了ExtensibleBuffer和List的无优化版(V1，不指定扩容/初始长度)，以及优化版（V2，指定扩容/初始长度）
同时我们测试了byte（1字节）作为泛型类型，以及int（4字节）作为泛型类型
我们先看看100个元素的插入：
| Method | testCount | Mean | Error | Gen 0 | Gen 1 | Gen 2 | Allocated |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ByteExtensibleBufferInsertV1 | 100 | 466.7 ns | NA | 0.0277 | 0.0277 | 0.0277 | 40 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV2 | 100 | 440.4 ns | NA | 0.0219 | 0.0219 | 0.0219 | 40 B |
| ByteListInsertV1 | 100 | 273.6 ns | NA | 0.0687 | - | - | 432 B |
| ByteListInsertV2 | 100 | 173.2 ns | NA | 0.0253 | - | - | 160 B |
| IntExtensibleBufferInsertV1 | 100 | 663.2 ns | NA | 0.1173 | 0.1173 | 0.1173 | 40 B |
| IntExtensibleBufferInsertV2 | 100 | 645.4 ns | NA | 0.0858 | 0.0858 | 0.0858 | 40 B |
| IntListInsertV1 | 100 | 299.2 ns | NA | 0.1884 | - | - | 1,184 B |
| IntListInsertV2 | 100 | 192.1 ns | NA | 0.0725 | - | - | 456 B |
为什么会比List略慢？因为申请内存是有耗时的，虽然基本无感知。不过GC的优化是不是挺不错的？
我们现在看看1000个元素的插入：
| Method | testCount | Mean | Error | Gen 0 | Gen 1 | Gen 2 | Allocated |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ByteExtensibleBufferInsertV1 | 1000 | 3,323.6 ns | NA | 0.2327 | 0.2327 | 0.2327 | 40 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV2 | 1000 | 1,560.3 ns | NA | 0.2365 | 0.2365 | 0.2365 | 40 B |
| ByteListInsertV1 | 1000 | 1,917.9 ns | NA | 0.3643 | - | - | 2,296 B |
| ByteListInsertV2 | 1000 | 1,554.6 ns | NA | 0.1678 | - | - | 1,056 B |
| IntExtensibleBufferInsertV1 | 1000 | 3,080.0 ns | NA | 0.9689 | 0.9689 | 0.9689 | 41 B |
| IntExtensibleBufferInsertV2 | 1000 | 989.2 ns | NA | 0.9251 | 0.9251 | 0.9251 | 41 B |
| IntListInsertV1 | 1000 | 2,445.4 ns | NA | 1.3390 | - | - | 8,424 B |
| IntListInsertV2 | 1000 | 1,868.7 ns | NA | 0.6447 | - | - | 4,056 B |
速度是不是基本一样了？但是GC是不是少了特别特别多？
现在看看1000以上的元素的插入：
| Method | testCount | Mean | Error | Gen 0 | Gen 1 | Gen 2 | Allocated |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ByteExtensibleBufferInsertV1 | 10000 | 25,683.9 ns | NA | 2.3499 | 2.3499 | 2.3499 | 42 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV2 | 10000 | 11,535.0 ns | NA | 2.3499 | 2.3499 | 2.3499 | 42 B |
| ByteListInsertV1 | 10000 | 17,051.6 ns | NA | 5.2490 | - | - | 33,112 B |
| ByteListInsertV2 | 10000 | 16,544.9 ns | NA | 1.5869 | - | - | 10,056 B |
| IntExtensibleBufferInsertV1 | 10000 | 25,945.4 ns | NA | 9.5825 | 9.5825 | 9.5825 | 46 B |
| IntExtensibleBufferInsertV2 | 10000 | 9,269.5 ns | NA | 8.2397 | 8.2397 | 8.2397 | 46 B |
| IntListInsertV1 | 10000 | 23,988.9 ns | NA | 20.8130 | - | - | 131,400 B |
| IntListInsertV2 | 10000 | 16,521.5 ns | NA | 6.3477 | - | - | 40,056 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV1 | 100000 | 276,784.6 ns | NA | 22.9492 | 22.9492 | 22.9492 | 56 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV2 | 100000 | 121,097.0 ns | NA | 23.5596 | 23.5596 | 23.5596 | 56 B |
| ByteListInsertV1 | 100000 | 247,649.4 ns | NA | 205.3223 | 205.3223 | 34.4238 | 262,583 B |
| ByteListInsertV2 | 100000 | 213,715.3 ns | NA | 161.1328 | 161.1328 | 26.8555 | 100,074 B |
| IntExtensibleBufferInsertV1 | 100000 | 244,882.5 ns | NA | 93.7500 | 93.7500 | 93.7500 | 109 B |
| IntExtensibleBufferInsertV2 | 100000 | 111,195.8 ns | NA | 86.3037 | 86.3037 | 86.3037 | 82 B |
| IntListInsertV1 | 100000 | 533,471.8 ns | NA | 619.1406 | 619.1406 | 233.3984 | 1,049,161 B |
| IntListInsertV2 | 100000 | 326,374.4 ns | NA | 265.6250 | 265.6250 | 99.6094 | 400,123 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV1 | 1000000 | 2,656,296.6 ns | NA | 226.5625 | 226.5625 | 226.5625 | 195 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV2 | 1000000 | 1,214,632.2 ns | NA | 197.2656 | 197.2656 | 197.2656 | 174 B |
| ByteListInsertV1 | 1000000 | 2,422,943.3 ns | NA | 1394.5313 | 1394.5313 | 398.4375 | 2,097,906 B |
| ByteListInsertV2 | 1000000 | 1,636,061.4 ns | NA | 207.0313 | 207.0313 | 197.2656 | 1,000,185 B |
| IntExtensibleBufferInsertV1 | 1000000 | 3,663,844.0 ns | NA | 851.5625 | 851.5625 | 851.5625 | 547 B |
| IntExtensibleBufferInsertV2 | 1000000 | 857,195.9 ns | NA | 498.0469 | 498.0469 | 498.0469 | 377 B |
| IntListInsertV1 | 1000000 | 3,717,760.8 ns | NA | 1054.6875 | 1039.0625 | 1000.0000 | 8,389,735 B |
| IntListInsertV2 | 1000000 | 2,265,089.4 ns | NA | 511.7188 | 511.7188 | 492.1875 | 4,000,381 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV1 | 10000000 | 29,853,310.2 ns | NA | 1656.2500 | 1656.2500 | 1656.2500 | 1,178 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV2 | 10000000 | 10,881,063.5 ns | NA | 984.3750 | 984.3750 | 984.3750 | 714 B |
| ByteListInsertV1 | 10000000 | 30,683,668.0 ns | NA | 3312.5000 | 3312.5000 | 1625.0000 | 33,556,204 B |
| ByteListInsertV2 | 10000000 | 16,752,229.2 ns | NA | 593.7500 | 593.7500 | 437.5000 | 10,000,366 B |
| IntExtensibleBufferInsertV1 | 10000000 | 52,335,791.2 ns | NA | 2500.0000 | 2500.0000 | 2500.0000 | 1,802 B |
| IntExtensibleBufferInsertV2 | 10000000 | 8,783,753.0 ns | NA | 984.3750 | 984.3750 | 984.3750 | 714 B |
| IntListInsertV1 | 10000000 | 78,802,672.6 ns | NA | 5142.8571 | 5142.8571 | 3000.0000 | 134,220,415 B |
| IntListInsertV2 | 10000000 | 33,037,550.0 ns | NA | 937.5000 | 937.5000 | 937.5000 | 40,001,345 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV1 | 100000000 | 297,324,344.5 ns | NA | 5000.0000 | 5000.0000 | 5000.0000 | 3,808 B |
| ByteExtensibleBufferInsertV2 | 100000000 | 113,086,965.2 ns | NA | 800.0000 | 800.0000 | 800.0000 | 741 B |
| ByteListInsertV1 | 100000000 | 303,881,242.5 ns | NA | 5500.0000 | 5500.0000 | 3000.0000 | 268,438,564 B |
| ByteListInsertV2 | 100000000 | 172,889,432.0 ns | NA | 666.6667 | 666.6667 | 666.6667 | 100,002,269 B |
| IntExtensibleBufferInsertV1 | 100000000 | 394,704,429.0 ns | NA | 12000.0000 | 12000.0000 | 12000.0000 | 9,536 B |
| IntExtensibleBufferInsertV2 | 100000000 | 77,565,079.3 ns | NA | 1000.0000 | 1000.0000 | 1000.0000 | 848 B |
| IntListInsertV1 | 100000000 | 690,861,266.0 ns | NA | 8000.0000 | 8000.0000 | 3000.0000 | 1,073,746,576 B |
| IntListInsertV2 | 100000000 | 310,024,197.0 ns | NA | 500.0000 | 500.0000 | 500.0000 | 400,001,880 B |
速度是不是快了好几倍（毕竟直接在指针上复制会快很多，也少了托管数组分配的耗时），GC是不是少了几千、几万、几十万倍？
使用场景
有人可能会问，这玩意儿有使用场景吗？
答案是有的，且很多。
基本上用Stream持续写入二进制数据的使用场景都很契合这个非托管动态扩容数组（如网络IO），因为这种IO都是KB/MB/GB级别的，而在这个量级下，该动态扩容数组有着出色的性能和卓越的GC优化
序列化这种需要不断写入数据的场所也很契合
填充加密的使用情况也很适合（比如把二进制数据每n字节之间插入m字节的假数据，最后再转托管byte数组返回出去，可以用这个动态扩容数组在塞入假数据期间实现无GC高性能处理）
TCP粘包处理也很契合（类似上面提到的网络IO，但是不太一样，因为要不断地Enqueue二进制数据到扩容数组，然后如果满足包头记录的总长度了，就Dequeue出去，把后面的内容移动到最前面，以后会有这个方案的文章）
还有很多很多的用途，比如通过非托管动态扩容数组写数据，然后用其非托管数据的指针，传递给C/C++等原生代码去实现无GC的高性能功能（这个以后也会有文章，关于搭配这个和Zlib native的文章）
最后
为什么不是无GC非托管动态扩容数组呢？因为我们这个数组是个对象，所以造成GC。
特别感谢阅读到最后的朋友，希望能给大家带来帮助，以后我还会写一个收集对象的内存地址，转IntPtr实现的低GC托管动态扩容数组。
以上是关于C#高性能低GC 非托管动态扩容数组的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章