浅析池化对象 RecyclableMemoryStream 在 .netcore 中的使用

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Microsoft.IO.RecyclableMemoryStream 是一个被设计为专门用于提高 Stream 操作的高性能类库，意思很明显，专用于取代 MemoryStream 而生，RecyclableMemoryStream 可以最大限度的避免 Stream 操作在 GC 上的 LOH (大对象堆)的分配和内存碎片，泄露等烦人的问题，这篇文章我们将会讨论 Microsoft.IO.RecyclableMemoryStream 及如何在 .NET Core 应用程序中提升性能。

RecyclableMemoryStream 的价值

RecyclableMemoryStream 大体上提供了如下四点价值。

• 使用缓冲池避免 LOH 分配。
• 大大的减少生成到2代堆的可能，相对减少了 GC 回收时造成的线程停滞时间。
• 避免了内存碎片和内存泄漏。
• 提供了用于跟踪和分析性能的度量值。

RecyclableMemoryStream 的原理

RecyclableMemoryStream 在2代堆上存储了一个用于流的大型缓冲区，并能够确保这个缓冲区在进程的生命周期内一直存在，这就确保了GC不会频繁的出现全量回收，同时 RecyclableMemoryStreamManager 类维护了两类缓冲池。

• 小型缓冲池 常用于读写操作，每一个小池子大小为 128k。
• 大型缓冲池 常用于当有连续缓冲的场景下使用，每一个大池子大小为 1MB。

值得注意的是，大型缓冲池的扩容又分为 线性增长 和 指数型增长，可以看出内存可被高效的反复使用并且对调用者还是无感知的，这就是为什么 RecyclableMemoryStream 比 MemoryStream 更好更高效的原因。

当调用 GetBuffer() 方法时，小缓冲区将会转换为一个大的连续缓冲区，如下代码所示：

var buffer = recyclableMemoryStreamManager.GetStream().GetBuffer(); 

安装 RecyclableMemoryStream

你可以通过 Nuget 可视化界面安装 Microsoft.IO.RecyclableMemoryStream 或者通过 NuGet package manager console window 执行如下命令。

Install-Package Microsoft.IO.RecyclableMemoryStream 

使用 RecyclableMemoryStream

安装好之后，接下来我们通过 RecyclableMemoryStream 将数据写入到 MemoryStream 中，值得注意的是，RecyclableMemoryStreamManager.GetStream() 方法返回的是 MemoryStream 实例。

class Program 
 { 
     private static readonly RecyclableMemoryStreamManager recyclableMemoryStreamManager = new RecyclableMemoryStreamManager(); 
 
     static void Main(string[] args) 
     { 
         string data = "This is a sample text message."; 
 
         var buffer = Encoding.ASCII.GetBytes(data); 
          
         using (var memoryStream = recyclableMemoryStreamManager.GetStream()) 
         { 
             memoryStream.Write(buffer, 0, buffer.Length); 
         } 
          
         Console.ReadKey(); 
     } 
 } 

上面的代码还有一点要注意，我将 RecyclableMemoryStreamManager 静态化了，意味着它只需要定义一次就ok了，还有一点你可以对 MemoryStream 进行标记，方便后续持续跟踪，如下代码所示：

using (var memoryStream = recyclableMemoryStreamManager.GetStream("High_Performance_Stream_Demo.Program.Main")) 
            { 
                memoryStream.Write(buffer, 0, buffer.Length); 
            } 

对 MemoryStream Pool 精细化配置

如果你想对 MemoryStream Pool 做更精细化的配置，可以在 RecyclableMemoryStreamManager 实例上进行配置，如下代码所示：

int blockSize = 1024; 
int largeBufferMultiple = 1024 * 1024; 
int maximumBufferSize = 16 * largeBufferMultiple; 
int maximumFreeLargePoolBytes = maximumBufferSize * 4; 
int maximumFreeSmallPoolBytes = 250 * blockSize; 
var recyclableMemoryStreamManager = new RecyclableMemoryStreamManager(blockSize, largeBufferMultiple, maximumBufferSize); 
recyclableMemoryStreamManager.AggressiveBufferReturn = true; 
recyclableMemoryStreamManager.GenerateCallStacks = true; 
recyclableMemoryStreamManager.MaximumFreeLargePoolBytes = maximumFreeLargePoolBytes; 
recyclableMemoryStreamManager.MaximumFreeSmallPoolBytes = maximumFreeSmallPoolBytes; 

RecyclableMemoryStream 最佳实践

内存碎片会影响到程序的性能，而且LOH独有的链式管理也非常容易产生内存碎片，下面是使用 RecyclableMemoryStream 应该遵循的一些经验法则。

• 根据你的业务场景设置合适的 blockSize, largeBufferMultiple, maxBufferSize, MaximumFreeLargePoolBytes, MaximumFreeSmallPoolBytes 值。
• 当使用完 Stream 对象时一定要速速关闭。
• 永远不要调用 ToArray() 方法。
• 尽可能避免调用 GetBuffer() 方法。

Microsoft.IO.RecyclableMemoryStream 是 MemoryStream 的池化对象，它技巧性的减少了 GC 的负载并减少了 LOH 的大对象分配，自然就提高了应用程序的性能，不仅避免了内存碎片和内存泄漏还提供了用于跟踪性能的指标。

译文链接：https://www.infoworld.com/article/3597060/how-to-use-recyclablememorystream-in-net-core.html

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