NativeBuferring，一種零分配的數(shù)據(jù)類型[上篇]

之前一個(gè)項(xiàng)目涉及到針對(duì)海量（千萬(wàn)級(jí)）實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)的計(jì)算，由于對(duì)性能要求非常高，我們不得不將參與計(jì)算的數(shù)據(jù)存放到內(nèi)存中，并通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的變化實(shí)時(shí)更新內(nèi)存的數(shù)據(jù)。存量的數(shù)據(jù)幾乎耗用了上百G的內(nèi)存，再加上它們?cè)诿總€(gè)時(shí)刻都在不斷地變化，所以每時(shí)每刻都無(wú)數(shù)的對(duì)象被創(chuàng)建出來(lái)（添加+修改），同時(shí)無(wú)數(shù)現(xiàn)有的對(duì)象被“廢棄”（刪除+修改）。這種情況針對(duì)GC的壓力可想而知，所以每當(dāng)進(jìn)行一次2代GC的時(shí)候，計(jì)算的耗時(shí)總會(huì)出現(xiàn)“抖動(dòng)”。為了解決這類問(wèn)題，幾天前嘗試著創(chuàng)建了一個(gè)名為NativeBuffering的框架

一、讓對(duì)象映射一段連續(xù)的內(nèi)存
二、Unmanaged類型
三、BufferedBinary類型
四、BufferedString類型

一、讓對(duì)象映射一段連續(xù)的內(nèi)存

針對(duì)需要高性能的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，GC針對(duì)性能的影響是不得不考慮的，減少GC影響最根本的解決方案就是“不需要GC”。如果一個(gè)對(duì)象占據(jù)的內(nèi)存是“連續(xù)的”，并且承載該對(duì)象的字節(jié)數(shù)是可知的，那么我們就可以使用一個(gè)預(yù)先創(chuàng)建的字節(jié)數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象。我們進(jìn)一步采用“對(duì)象池”的方式來(lái)管理這些字節(jié)數(shù)組，那么就能實(shí)現(xiàn)真正意義上的“零分配”，自然也就不會(huì)帶來(lái)任何的GC壓力。不僅如此，連續(xù)的內(nèi)存布局還能充分地利用各級(jí)緩存，對(duì)提高性能來(lái)說(shuō)是一個(gè)加分項(xiàng)。如果從序列化/發(fā)序列話角度來(lái)說(shuō)，這樣的實(shí)現(xiàn)直接省去了反序列化的過(guò)程。

但是我們知道在托管環(huán)境這一前提是不成立的，只有值類型的對(duì)象映射一片連續(xù)的內(nèi)存。對(duì)于引用類型的對(duì)象來(lái)說(shuō)，只有值類型的字段將自身的值存儲(chǔ)在該對(duì)象所在的內(nèi)存區(qū)域，對(duì)于引用類型的字段來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)的僅僅目標(biāo)對(duì)象的地址而已，所以“讓對(duì)象映射一段連續(xù)內(nèi)存”是沒(méi)法做到的。但是基元類型和結(jié)構(gòu)體默認(rèn)采用這樣的內(nèi)存布局，所以我們可以采用“非托管或者Unsafe”的方式將它們映射到我們構(gòu)建的一段字節(jié)序列。對(duì)于一個(gè)只包含基元類型和結(jié)構(gòu)體成員的“復(fù)合”類型來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)實(shí)例的所有數(shù)據(jù)成員可以存儲(chǔ)到一段連續(xù)的字節(jié)序列中。

既然如此，我們就可以設(shè)計(jì)這樣一種數(shù)據(jù)類型：它不在使用“字段”來(lái)定義其數(shù)據(jù)成員，而將所有的數(shù)據(jù)成員轉(zhuǎn)換成一段字節(jié)序列。我們?yōu)槊總€(gè)成員定義一個(gè)屬性將數(shù)據(jù)讀出來(lái)，這相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了“將對(duì)象映射為一段連續(xù)內(nèi)存”的目標(biāo)。以此類推，任何一個(gè)數(shù)據(jù)類型其實(shí)都可以通過(guò)這樣的策略實(shí)現(xiàn)”連續(xù)內(nèi)存布局“。

正如上面提到過(guò)的，這是一種典型的”時(shí)間換空間“的解決方案，所以NativeBuffering的一個(gè)目標(biāo)就是盡可能地提高讀取數(shù)據(jù)成員的性能，其中一個(gè)主要的途徑就是Buffer存儲(chǔ)的字節(jié)就是數(shù)據(jù)類型原生（Native）的表現(xiàn)形式。也就是說(shuō)原生的數(shù)據(jù)類型采用怎樣的內(nèi)存布局，NativeBuffering就采用怎樣的布局，這也是NativeBuffering名稱的由來(lái)。在這一根本前提下，NativeBuffering針對(duì)單一數(shù)據(jù)的讀取并沒(méi)有性能損失，因?yàn)橹虚g不存在任何Marshal的過(guò)程，針對(duì)影響讀取性能的因素是需要額外計(jì)算待讀取數(shù)據(jù)在Buffer中的偏移量。

也正是為了保證“與數(shù)據(jù)類型的Native形式保持一直”，NativeBuffering對(duì)于數(shù)據(jù)類型做了限制。總地來(lái)說(shuō)，NativeBuffering只支持Unmanaged、BufferedBinary和BufferedString三種基本類型。NativeBuffering將定義的數(shù)據(jù)類型稱為BufferedMessage，除了上述三種基本的數(shù)據(jù)類型，BufferedMessage的數(shù)據(jù)類型還可以是另一個(gè)BufferedMessage類型，以及基于這四種類型的集合和字典。下面的內(nèi)容主要從“內(nèi)存布局”的角度介紹上述三種基本的數(shù)據(jù)類型，同時(shí)通過(guò)實(shí)例演示其基本用法。

二、Unmanaged類型

顧名思義，Unmanaged類型可以理解為不涉及托管對(duì)象引用的值類型（可以參與我們的文章《.NET的基元類型包括哪些？Unmanaged和Blittable類型又是什么？》），如下的類型屬于Unmanaged 類型的范疇。由于這樣的類型在托管和非托管環(huán)境的內(nèi)存布局是完全一致的，所以可以使用靜態(tài)類型Unsafe從指定的地址指針將值直接讀取出來(lái)。

14種基元類型+Decimal(decimal)
枚舉類型
指針類型（比如int*， long*）
只包含Unmanaged類型字段的結(jié)構(gòu)體

我們創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的控制臺(tái)程序演示NativeBuffering的基本用法。NativeBuffering除了提供同名的NuGet包外，還提供了一個(gè)名為NativeBuffering.Generator的NuGet包，后者以Source Generator的形式根據(jù)“原類型”生成對(duì)應(yīng)的BufferedMessage類型，并生成用來(lái)計(jì)算字節(jié)數(shù)量和輸出字節(jié)內(nèi)容的代碼。我們定義了如下這個(gè)Entity類作為“源類型”（上面標(biāo)注了BufferedMessageSourceAttribute特性），由于我們還需要為該類型生成一些額外成員，所以必須將其定義成partial類。

[BufferedMessageSource]
public partial class Entity
{
    public long Foo { get; set; }
    public UnmanagedStruct Bar { get; set; }
}

public readonly record struct UnmanagedStruct(int X, double Y);

如上面的代碼片段所示，Entity具有Foo和Bar兩個(gè)數(shù)據(jù)成員，類型分別為long（Int64）和UnmanagedStruct ，它們都是Unmanaged類型。如果將這個(gè)Entity轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的BufferedMessage，承載字節(jié)將具有如下的結(jié)構(gòu)。任何一個(gè)BufferedMessage對(duì)象承載的字節(jié)都存儲(chǔ)在一個(gè)預(yù)先創(chuàng)建的字節(jié)數(shù)組中。如果它具有N個(gè)成員（被稱為字段），前N * 4個(gè)字節(jié)用來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)整數(shù)指向?qū)?yīng)成員的起始位置（在字節(jié)數(shù)組中的索引），后續(xù)的字節(jié)依次存儲(chǔ)每個(gè)數(shù)據(jù)成員。在讀取某個(gè)成員的時(shí)候，先根據(jù)字段索引讀取目標(biāo)內(nèi)容在緩沖區(qū)中的位置，然后根據(jù)類型讀取對(duì)應(yīng)的值。

有人可能說(shuō)，既然值類型的長(zhǎng)度都是固定的，完全可以按照下圖（上）所示的方式直接以“平鋪”的方式存儲(chǔ)每個(gè)字段的值，然后根據(jù)數(shù)據(jù)類型確定具體字段的初始位置。實(shí)際上最初我也是這么設(shè)計(jì)的，但是如果考慮內(nèi)存地址對(duì)齊下圖（下），針對(duì)字段初始位置的計(jì)算就比較麻煩。內(nèi)存對(duì)齊目前尚未實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了之后相信對(duì)性能有較大的提升。

具有上述結(jié)構(gòu)的字節(jié)不可能手工生成，所以我們采用了Source Generator的方式。安裝的Source Generator（NativeBuffering.Generator）將會(huì)幫助我們生成如下圖所示的兩個(gè).cs文件。

Entity.g.cs補(bǔ)上上了Entity這個(gè)partial類余下的部分。如下面的代碼片段所示，自動(dòng)生成的代碼讓這個(gè)類實(shí)現(xiàn)了IBufferedObjectSource接口，實(shí)現(xiàn)的CalculateSize用于計(jì)算生成的字節(jié)數(shù)，而具體的字節(jié)輸出則實(shí)現(xiàn)在Writer方法中。

public partial class Entity : IBufferedObjectSource
{
    public int CalculateSize()
    {
        var size = 0;
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateUnmanagedFieldSize(Foo);
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateUnmanagedFieldSize(Bar);
        return size;
    }
    public void Write(BufferedObjectWriteContext context)
    {
        using var scope = new BufferedObjectWriteContextScope(context);
        scope.WriteUnmanagedField(Foo);
        scope.WriteUnmanagedField(Bar);
    }
}

NativeBuffering.Generator還幫助我們自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的EntityBufferedMessage 類型。如下面的代碼片段所示，為了盡可能節(jié)省內(nèi)存，我們將其定義為只讀的結(jié)構(gòu)體，并實(shí)現(xiàn)了IReadOnlyBufferedObject<EntityBufferedMessage> 接口。EntityBufferedMessage是對(duì)一個(gè)NativeBuffer對(duì)象的封裝，NativeBuffer是一個(gè)核心類型，用來(lái)表示從指定位置開(kāi)始的一段緩沖區(qū)。它Bytes屬性表示作為緩存區(qū)的字節(jié)數(shù)組，Start屬性表示起始地址的指針。至于兩個(gè)屬性Foo和Bar返回的值，分別調(diào)用相應(yīng)的方法從這個(gè)NativeBuffer對(duì)象中讀取出來(lái)。

public unsafe readonly struct EntityBufferedMessage : IReadOnlyBufferedObject<EntityBufferedMessage>
{
    public NativeBuffer Buffer { get; }
    public EntityBufferedMessage(NativeBuffer buffer) => Buffer = buffer;
    public static EntityBufferedMessage Parse(NativeBuffer buffer) => new EntityBufferedMessage(buffer);
    public System.Int64 Foo => Buffer.ReadUnmanagedField<System.Int64>(0);
    public ref readonly UnmanagedStruct Bar => ref Buffer.ReadUnmanagedFieldAsRef<UnmanagedStruct>(1);
}

public interface IReadOnlyBufferedObject<T> where T: IReadOnlyBufferedObject<T>
{
    static abstract T Parse(NativeBuffer buffer);
}

public unsafe readonly struct  NativeBuffer
{
    public byte[] Bytes { get; }
    public void* Start { get; }
    ...
}

由于UnmanagedStruct 是一個(gè)自定義的結(jié)構(gòu)體，我們知道值類型賦值采用“拷貝”的方式。如果這個(gè)結(jié)構(gòu)體包含過(guò)多的成員，可能會(huì)因?yàn)榭截惖淖止?jié)過(guò)多而帶來(lái)性能問(wèn)題，為此我直接返回這個(gè)結(jié)構(gòu)體的引用。由于整個(gè)BufferedMessage 是只讀的，所以返回的引用也是只讀的。為了方便BufferedMessage對(duì)象的創(chuàng)建，我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)的IReadOnlyBufferedObject<EntityBufferedMessage>接口定義了一個(gè)靜態(tài)方法Parse。如下的程序驗(yàn)證了EntityBufferedMessage 與原始Entity類的“等效性”。

using NativeBuffering;
using System.Diagnostics;

var entity = new Entity
{
    Foo = 123,
    Bar = new UnmanangedStruct(789, 3.14)
};

var bytes = new byte[entity.CalculateSize()];
var context = new BufferedObjectWriteContext(bytes);
entity.Write(context);
File.WriteAllBytes(".data", bytes);

EntityBufferedMessage bufferedMessage;
BufferOwner? bufferOwner = null;

try
{
    using (var fs = new FileStream(".data", FileMode.Open))
    {
        var byteCount = (int)fs.Length;
        bufferOwner = BufferPool.Rent(byteCount);
        fs.Read(bufferOwner.Bytes, 0, byteCount);
    }

    bufferedMessage = BufferedMessage.Create<EntityBufferedMessage>(ref bufferOwner);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Foo == 123);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Bar.X == 789);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Bar.Y == 3.14);
}
finally
{
    bufferOwner?.Dispose();
}

整個(gè)演示程序分兩個(gè)部分，第一個(gè)部分演示了如何將一個(gè)Entity對(duì)象轉(zhuǎn)換成我們需要的字節(jié)，并持久化到一個(gè)文件中。第二部分演示如何讀取字節(jié)并生成對(duì)應(yīng)的EntityBufferedMessage，這里我們使用了“緩沖池”，所以針對(duì)EntityBufferedMessage的創(chuàng)建不會(huì)涉及內(nèi)存分配。我們沒(méi)有直接使用ArrayPool<byte>，因?yàn)閿?shù)據(jù)成員根據(jù)指針讀取，我們需要保證整個(gè)緩沖區(qū)不會(huì)因GC的“壓縮”而移動(dòng)位置，通過(guò)BufferPool實(shí)現(xiàn)的內(nèi)存池將字節(jié)數(shù)組存儲(chǔ)在POH中，位置永遠(yuǎn)不會(huì)改變。

三、BufferedBinary類型

BufferedBinary 是NativeBuffering支持的第二種基本類型，它表示一個(gè)長(zhǎng)度確定的字節(jié)序列。和Unmanaged類型不同，這是一種長(zhǎng)度可變的類型，所以我們使用前置的4字節(jié)以整數(shù)的形式表示字節(jié)長(zhǎng)度。BufferedBinary 被定義成如下這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)體，它同樣實(shí)現(xiàn)了IReadOnlyBufferedObject<BufferedBinary>接口。我們可以調(diào)用AsSpan方法以ReadOnlySpan<byte>的形式字節(jié)序列。

public unsafe readonly struct BufferedBinary : IReadOnlyBufferedObject<BufferedBinary>
{
    public BufferedBinary(NativeBuffer buffer) => Buffer = buffer;
    public NativeBuffer Buffer { get; }
    public int Length => Unsafe.Read<int>(Buffer.Start);
    public ReadOnlySpan<byte> AsSpan() => new(Buffer.GetPointerByOffset(sizeof(int)), Length);
    public static BufferedBinary Parse(NativeBuffer buffer) => new(buffer);
}

為了演示字節(jié)序列在NativeBuffering中的應(yīng)用，我們?yōu)镋ntity類添加了如下這個(gè)字節(jié)數(shù)組類型的屬性Baz。

[BufferedMessageSource]
public partial class Entity
{
    public long Foo { get; set; }
    public UnmanagedStruct Bar { get; set; }
    public byte[] Baz { get; set; }
}

新的Entity對(duì)應(yīng)的BufferedMessage將具有如下的內(nèi)存布局。

Entity類的定義一旦放生改變，NativeBuffering.Generator將自動(dòng)修正生成的兩個(gè).cs文件的內(nèi)容。

[BufferedMessageSource]
public partial class Entity
{
    public long Foo { get; set; }
    public UnmanagedStruct Bar { get; set; }
    public byte[] Baz { get; set; }
}

public partial class Entity : IBufferedObjectSource
{
    public int CalculateSize()
    {
        var size = 0;
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateUnmanagedFieldSize(Foo);
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateUnmanagedFieldSize(Bar);
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateBinaryFieldSize(Baz);
        return size;
    }
    public void Write(BufferedObjectWriteContext context)
    {
        using var scope = new BufferedObjectWriteContextScope(context);
        scope.WriteUnmanagedField(Foo);
        scope.WriteUnmanagedField(Bar);
        scope.WriteBinaryField(Baz);
    }
}

public unsafe readonly struct EntityBufferedMessage : IReadOnlyBufferedObject<EntityBufferedMessage>
{
    public NativeBuffer Buffer { get; }
    public EntityBufferedMessage(NativeBuffer buffer) => Buffer = buffer;
    public static EntityBufferedMessage Parse(NativeBuffer buffer) => new EntityBufferedMessage(buffer);
    public System.Int64 Foo => Buffer.ReadUnmanagedField<System.Int64>(0);
    public ref UnmanagedStruct Bar => ref Buffer.ReadUnmanagedFieldAsRef<UnmanagedStruct>(1);
    public BufferedBinary Baz => Buffer.ReadBufferedObjectField<BufferedBinary>(2);
}

在如下所示的演示程序中，通過(guò)Entity的Baz屬性設(shè)置的字節(jié)數(shù)組，在生成的EntityBufferedMessage對(duì)象中，同樣可以利用同名的屬性讀取出來(lái)。

using NativeBuffering;
using System.Diagnostics;

var entity = new Entity
{
    Foo = 123,
    Bar = new UnmanangedStruct(789, 3.14),
    Baz = new byte[] { 1, 2, 3 }
};

var bytes = new byte[entity.CalculateSize()];
var context = new BufferedObjectWriteContext(bytes);
entity.Write(context);
File.WriteAllBytes(".data", bytes);

EntityBufferedMessage bufferedMessage;
BufferOwner? bufferOwner = null;

try
{
    using (var fs = new FileStream(".data", FileMode.Open))
    {
        var byteCount = (int)fs.Length;
        bufferOwner = BufferPool.Rent(byteCount);
        fs.Read(bufferOwner.Bytes, 0, byteCount);
    }

    bufferedMessage = BufferedMessage.Create<EntityBufferedMessage>(ref bufferOwner);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Foo == 123);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Bar.X == 789);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Bar.Y == 3.14);

    Debug.Assert(bufferedMessage.Baz.Length == 3);
    var byteSpan = bufferedMessage.Baz.AsSpan();
    Debug.Assert(byteSpan[0] == 1);
    Debug.Assert(byteSpan[1] == 2);
    Debug.Assert(byteSpan[2] == 3);
}
finally
{
    bufferOwner?.Dispose();
}

四、BufferedString類型

字符串同樣是一個(gè)“長(zhǎng)度可變”數(shù)據(jù)類型。如果將一個(gè)字符串轉(zhuǎn)換成一個(gè)一段連續(xù)的字節(jié)呢？可能很多人會(huì)說(shuō)，那還不容易，將其編碼不久可以了嗎？確實(shí)沒(méi)錯(cuò)，但是如何將編碼轉(zhuǎn)換成字符串呢？解碼嗎？不要忘了我們的目標(biāo)是“創(chuàng)建一個(gè)完全無(wú)內(nèi)存分配”的數(shù)據(jù)類型。當(dāng)我們解碼字節(jié)將其“還原”一個(gè)字符串時(shí)，實(shí)際上CLR會(huì)創(chuàng)建一個(gè)String類型（引用類型）的實(shí)例，并將指定的字節(jié)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的字符字節(jié)（采用UTF-16編碼）并將其拷貝到實(shí)例所在的內(nèi)存區(qū)域。

要達(dá)到我們“無(wú)分配”的目標(biāo)，字符串轉(zhuǎn)換的字節(jié)序列必須與這個(gè)String實(shí)例在內(nèi)存中的內(nèi)容完全一致。此時(shí)你不了解字符串對(duì)象在.NET中的內(nèi)存布局，可以參閱我的另一篇文章《你知道.NET的字符串在內(nèi)存中是如何存儲(chǔ)的嗎？》。總的來(lái)說(shuō)，一個(gè)字符串實(shí)例由ObjHeader+TypeHandle+Length+Encoded Characters4部分組成。我們還需要知道整個(gè)字節(jié)序列的長(zhǎng)度，所以我們還需要前置的4個(gè)字節(jié)。

字符串在NativeBuffering通過(guò)如下這個(gè)名為BufferedString的結(jié)構(gòu)體表示，它同樣實(shí)現(xiàn)了IReadOnlyBufferedObject<BufferedString>接口。BufferedString可以通過(guò)AsString方法轉(zhuǎn)換成String類型，該方法不會(huì)帶來(lái)任何的內(nèi)存分配。AsString方法用在針對(duì)String的隱式類型轉(zhuǎn)換操作符上，所以在任何使用到String類型的地方都可以直接使用BufferedString類型。

public unsafe readonly struct BufferedString : IReadOnlyBufferedObject<BufferedString>
{
    private readonly void* _start;
    public BufferedString(NativeBuffer buffer) => _start = buffer.Start;
    public BufferedString(void* start)=> _start = start;
    public static BufferedString Parse(NativeBuffer buffer) => new(buffer);
    public static BufferedString Parse(void* start) => new(start);
    public static int CalculateSize(void* start) => Unsafe.Read<int>(start);
    public string AsString()
    {
        string v = default!;
        Unsafe.Write(Unsafe.AsPointer(ref v), new IntPtr(Unsafe.Add<byte>(_start, sizeof(int) + IntPtr.Size)));
        return v;
    }
    public static implicit operator string(BufferedString value) => value.AsString();
    public override string ToString() => AsString();
}

為了演示字符串在NativeBuffering中的應(yīng)用，我們?yōu)镋ntity添加了字符串類型的Qux屬性。

[BufferedMessageSource]
public partial class Entity
{
    public long Foo { get; set; }
    public UnmanagedStruct Bar { get; set; }
    public byte[] Baz { get; set; }
    public string Qux { get; set; }
}

對(duì)于新的Entity類型，它對(duì)應(yīng)的BufferedMessage封裝的字節(jié)序列將變成如下的結(jié)構(gòu)。

在Entity添加的Qux屬性，也將同步體現(xiàn)在生成的兩個(gè).cs文件中。

public partial class Entity : IBufferedObjectSource
{
    public int CalculateSize()
    {
         var size = 0;
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateUnmanagedFieldSize(Foo);
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateUnmanagedFieldSize(Bar);
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateBinaryFieldSize(Baz);
        size += NativeBuffering.Utilities.CalculateStringFieldSize(Qux);
        return size;
    }
    public void Write(BufferedObjectWriteContext context)
    {
        using var scope = new BufferedObjectWriteContextScope(context);
        scope.WriteUnmanagedField(Foo);
        scope.WriteUnmanagedField(Bar);
        scope.WriteBinaryField(Baz);
        scope.WriteStringField(Qux);
    }
}

public unsafe readonly struct EntityBufferedMessage : IReadOnlyBufferedObject<EntityBufferedMessage>
{
    public NativeBuffer Buffer { get; }
    public EntityBufferedMessage(NativeBuffer buffer) => Buffer = buffer;
    public static EntityBufferedMessage Parse(NativeBuffer buffer) => new EntityBufferedMessage(buffer);
    public System.Int64 Foo => Buffer.ReadUnmanagedField<System.Int64>(0);
    public ref UnmanagedStruct Bar => ref Buffer.ReadUnmanagedFieldAsRef<UnmanagedStruct>(1);
    public BufferedBinary Baz => Buffer.ReadBufferedObjectField<BufferedBinary>(2);
    public BufferedString Qux => Buffer.ReadBufferedObjectField<BufferedString>(3);
}

我們同樣在演示程序中添加了針對(duì)字符串?dāng)?shù)據(jù)成員的驗(yàn)證。

using NativeBuffering;
using System.Diagnostics;

var entity = new Entity
{
    Foo = 123,
    Bar = new UnmanangedStruct(789, 3.14),
    Baz = new byte[] { 1, 2, 3 },
    Qux = "Hello, World!"
};

var bytes = new byte[entity.CalculateSize()];
var context = new BufferedObjectWriteContext(bytes);
entity.Write(context);
File.WriteAllBytes(".data", bytes);

EntityBufferedMessage bufferedMessage;
BufferOwner? bufferOwner = null;

try
{
    using (var fs = new FileStream(".data", FileMode.Open))
    {
        var byteCount = (int)fs.Length;
        bufferOwner = BufferPool.Rent(byteCount);
        fs.Read(bufferOwner.Bytes, 0, byteCount);
    }

    bufferedMessage = BufferedMessage.Create<EntityBufferedMessage>(ref bufferOwner);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Foo == 123);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Bar.X == 789);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Bar.Y == 3.14);
    Debug.Assert(bufferedMessage.Baz.Length == 3);

    var byteSpan = bufferedMessage.Baz.AsSpan();
    Debug.Assert(byteSpan[0] == 1);
    Debug.Assert(byteSpan[1] == 2);
    Debug.Assert(byteSpan[2] == 3);

    Debug.Assert(bufferedMessage.Qux == "Hello, World!");
}
finally
{
    bufferOwner?.Dispose();
}

上篇主要介紹NativeBuffering的三種基本的數(shù)據(jù)類型，下面我們接著介紹它對(duì)“集合”和“字典”的支持！

posted @ 2023-07-31 08:31 Artech 閱讀(2491) 評(píng)論(9) 收藏舉報(bào)

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NativeBuferring，一種零分配的數(shù)據(jù)類型[上篇]

一、讓對(duì)象映射一段連續(xù)的內(nèi)存

二、Unmanaged類型

三、BufferedBinary類型

四、BufferedString類型

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