1.前言
.Net8通过各种骚操，把性能提升到了前所未有的高度。超越以往任何版本，也涵盖了后续版本，比如.NET9或许可能没有如此大的性能优化了。本篇来看下它其中的一个优化:类型转换的优化效果。
2.示例
通过类型检查的优化，优化掉某些情况下类型转换的时候JIT类型检查的函数。下面的代码是类型检查的典型应用。
[HideColumns("Error", "StdDev", "Median", "RatioSD")]
[DisassemblyDiagnoser(maxDepth: 0)]
public class Tests
{
private readonly string[] _strings = new string[1];
[Benchmark]
public string Get1() => _strings[0];
[Benchmark]
public string Get2() => Volatile.Read(ref _strings[0]);
}
public partial class Program
{
static void Main(string[] args)
{
BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Tests).Assembly).Run(args);
}
}
我们看到_strings是个私有数组，Get1函数中获取_strings数组的第一个值。所以它是直接用ldelem.ref IL执行即可
ldelem.ref
但是Get2里面对数组元素进行了引用，所以Roslyn的指令是:
ldelema [System.Runtime]System.String
如果ref类型的变量，被赋值为不同于这个变量的类型则会违反类型安全性。通常情况下ldelema需要进行类型检查，也就是用JIT辅助函数CORINFO_HELP_LDELEMA_REF来进行检查，以确保不会违反类型安全性。
这个安全性的检查会极大损耗性能，.NET8的JIT进行了一个优化，思路是如果是sealed关键字标记的类型，就不会进行安全性检查，这样就会提高性能。为什么sealed不会呢？
这其实是利用了它的一个特性，就是不会被继承。不会被继承，就不会被子类的类型所困扰，只有string一个类型，自然不会用以进行类型检查了。
这是第一点优化,下面看下。
3.第一阶优化
优化了类型安全检查，缩短了编译时间，提高了性能。来看下.Net7和.NET8的生成Get2函数的的不同点
.Net7:
Tests.Get2()
sub rsp,28
mov rcx,[rcx+8]
xor edx,edx
mov r8,offset MT_System.String
call CORINFO_HELP_LDELEMA_REF
mov rax,[rax]
add rsp,28
ret
; Total bytes of code 33
.Net7它这里有一个CORINFO_HELP_LDELEMA_REF进行安全性检查。
.Net8：
; Tests.Get2()
sub rsp,28
mov rax,[rcx+8]
cmp dword ptr [rax+8],0
jbe short M00_L00
mov rax,[rax+10]
add rsp,28
ret
M00_L00:
call CORINFO_HELP_RNGCHKFAIL
int 3
; Total bytes of code 29
.Net8里它没有了CORINFO_HELP_LDELEMA_REF
因为string类型是sealed,它的原型如下：
public sealed class String : IEnumerable<char>, IEnumerable, ICloneable, IComparable, IComparable<String?>, IConvertible, IEquatable<String?>
{
//这里代码省略
}
JIT会判断类型是否是sealed标志，如果是则不进行安全性检查优化。
虽然.Net8去掉了CORINFO_HELP_LDELEMA_REF,
但是多了范围的检查CORINFO_HELP_RNGCHKFAIL，那它这个性能如何呢？
我们来测试下：
dotnet run -c Release -f net7.0 --filter "*" --runtimes net7.0 net8.0
结果是:
我们看到同样代码，.Net8里面比.Net7的性能提升了5倍之多。
4.第二阶优化
承接上面，上面sealed去掉了类型检查。
然后在类型转换的时候,一般的类型转换JIT使用的是CastHelpers.ChkCastAny来进行。
但是.Net8里面内联了一个方法
用以缩短CastHelpers.ChkCastAny的编译时间，提高编译的时间和程序的性能。
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
using System.Runtime.CompilerServices;
BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Tests).Assembly).Run(args);
[HideColumns("Error", "StdDev", "Median", "RatioSD")]
public class Tests
{
private readonly object _o = "hello";
[Benchmark]
public string GetString() => Cast<string>(_o);
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
public T Cast<T>(object o) => (T)o;
}
同样的
dotnet run -c Release -f net7.0 --filter "*" --runtimes net7.0 net8.0
结果如下：
.Net8是三倍于.Net7的运行速度。去掉类型检查+类型转换的内联,大幅度的提升效率，可见.Net8的性能优化确实不容小觑。
参考如下:
https://devblogs.microsoft.com/dotnet/performance-improvements-in-net-8/
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