C# 程序性能提升篇-2、类型（字段类型、class和struct）的错误定义所影响性能浅析

前景提要：

　　编写程序时，也许你不经意间，就不知不觉的定义了错误的类型，从而发生了额外的性能消耗，从而降低了效率，不要说就发生那么一次两次，如果说是程序中发生了循环、网络程序（不断请求处理的）等这些时候，减少了不必要额外的消耗，使优化程序提高效率的一种途径。不仅跬步，无以至千里，不积小流，无以至江河。优化从点点滴滴做起。

一、问题抛出：

　　大家先看这么一段定义        

　　class ReserveData 
　　{
　　　　public string ReserveId;  
　　　　public string patient_id;
　　　　public string patient_name; 
　　　　public string queue_type_id;
　　　　public string source_code;
　　　　public string IsCall； 　
　　　　public string date;
　　　　public string start_time;
　　　　public string end_time;
　　　　public string reserve_timespan_id;
}

　　这是真实的摘自同事代码，先不说命名规则，Pascal、骆驼命名，（其中我们自己定义来自数据库使用骆驼，自定义变量使用Pascal）

　　这段代码主要用途是向前台页面序列化ReserveData的List的json。

　　以前我从没感觉类型定义会是什么问题，这个谁会出什么问题呢，可是有人真的就这么干，最后还不以为然。

二、问题解析一——字段类型定义

　　在您这么定义的时候，您觉得可能这样定义并没有什么，甚至会说：“我都工作，两三年了，别对我指手画脚的”。

　　一共工作过两家公司，均有一些工作两三年的同事，这样使用。偶的神啊！

　　2.1 不同层面分析

　　　　2.1.1 从程序员角度理解  

　　　　　　从程序员角度，我真的理解不了，你要表达的意思，明明是bool，一个true，false的意思，你变成string，datetime，也定义成string。  我去问他们，来了一句，“那怎么了，又不影响使用，你别纠结这些问题了，想想流程”。我不知该说什么。

　　　　2.1.2 从机器CLR去理解  

　　　　　　确实，我够智能，你怎么着，我都给你正常编译、执行，但是正常干活已经够累的了，怎么还给我找事，告诉你，消耗cpu，内存过多，我就给你宕机去。

　　　　2.1.3 实际使用中的我

　　　　　　 苦逼的我在前台js接收json时，针对bool怎么也是解析不出来，各种怪现象，看了源代码，有种想抽她的冲动，bool类型返回的是string类型的“True”，int32返回的也变成string类型数值,datetime类型也不是预想中的毫秒值，变成了string（2014/05/30 09:00:00），你说我能不抽她吗？？

　　　　2.1.4 性能分析

　　　　　　现在咱们，就分析一下这段类型定义。

　　　　　　　　在这其中 ReserveId 其实是 int32
　　　　　　　　IsCall 其实是 bool
　　　　　　　　start_time、end_time 其实是 Datetime
　　　　　　　　patient_name 是 String 其他的也可能有别的类型，

　　　　　　这里主要指出的不按真实情况，定义应有的类型，接收应有的数据，而自以为事的胡乱定义。第一、原本是值类型的，如果您定义成了string引用类型，可能造成不必要的装箱，性能损失。（补充一句，谢谢网友“ 冰麟轻武”提醒，这里使用类接收或者承载数据库数据之后，需要对其进行操作的，string 类型的Datetime，需要使用类型装换，同时还有一些其他的操作，“可能”会造成装箱，拆箱。可能使用Convert、（Int）强转、int.Parse()等类似 值类型→引用类型，引用类型→值类型） 第二、原本是引用类型的，如果您定义成了Int32、Boolean等值类型，可能直接就会有语法错误。第三，增加程序员之间的配合难度。以及会是程序中出现各种怪问题。

　　　　　　装箱是很消耗性能的一种操作，这里不再详述：可参看：C# 程序性能提升篇-1、装箱和拆箱，枚举的ToString浅析

　　　　　　实际事例：像这种List<ReserveData>,可能会有多条，每次都会进行装箱，就按本例使用示例分析一下性能问题（以实际现状分析，本人从事医疗辅助软件开发）
　　　　　　　　（说明一下，一般医院给这种医疗辅助软件的服务器，就那么一台（四核八线程，4G内存），更有可能者，只给你一个虚拟机。web和DB在一台服务器，这还不止一个医疗辅助软件系统，还有其他的多媒体展示，或者其他医院系统）
　　　　　　　　示例：某医院有一百个终端屏幕（小医院的点数，大医院会上千），其实就是请求客户端。每个终端屏幕每隔60s请求一次（这一般是最小的），甚至有的医院要求5s刷新，每次列表有10个患者。ok，这是实际情景
　　　　　　　　　　咱们数学计算一下，预定义量，假设每次装箱耗时1ms、内存消耗1k，cpu使用0.001%
　　　　　　　　　　　　　　　　（以上使用10个字段，8个可能发生装箱，每次list按10个计算）  
　　　　　　　　　　粗略计算一下100个同时请求的即时消耗
　　　　　　　　　　　　时间 100个屏幕*10个患者*8个装箱字段*1s时间*1ms额外消耗==8000ms =8s
　　　　　　　　　　　　内存 100个屏幕*10个患者*8个装箱字段*1s时间*1K 额外消耗==8000K  =8M
　　　　　　　　　　　　CPU  100个屏幕*10个患者*8个装箱字段*1s时间*0.001%额外消耗==8%

　　　　　　　　　　这还仅仅是系统中的一角，如果有更多的这种额外消耗，那么程序就死定了

　　　　　　综上所述，额外消耗（可能所有的基数并不准确，但是消耗是一定的，你懒了，机器多干活了，必然会有多的消耗（能量守恒定律码）），只不过是微乎其微的消耗；
　　　　　　　　桌面程序，请求数少，可以忽略不计；
　　　　　　　　局域网程序，像我们这种，频繁多请求，在服务器cpu、内存控制下，就得考虑额外消耗；
　　　　　　　　互联网则更需要考虑，轻则上千，重则千万级别，再深了更别说了。这种额外的消耗（完全可以避免的消耗），并不在正常消耗之内的消耗，可能就是造成您的cpu，内存，居高不小的主要原因。

三、问题解析二——class和struct

　　3.1概念简述

　　　　　　3.1.1 不用多说，class 是引用类型，struct是值类型  

　　　　　　3.1.2 补充一句，引用类型开辟内存栈指针，内存堆存放数据，具体内存等资源释放由CLR的GC处理，偏重型；   值类型，存放于内存栈中，在作用域结束释放，轻型  

　　　　　　3.1.3 class与struct差不多一样，struct 是C、C++旧时代的产物，class才是王道，才是面向对象中使用的。C#中之所以有struct 是为了兼容C、C++程序员才过度的产物。估计很多您search过，都是这个答案吧。回忆，看过的教程、百度、google，博客园，甚至曾经的自己，都是这种想法。

　　　　3.2什么时候使用类、什么时候使用struct　　

　　　　　　google一下就很多了，不在深入抄袭，但是看到以上类似3.1.3的话您就别看了，我给您补充一下：

　　　　　　　　1.对于轻量级的数据组，类似上面的就是一些字段、属性的序列化，没有进一步抽象，继承的需求可以考虑使用Struct；
　　　　　　　　2.struct  类型是一种值类型，通常用来封装小型相关变量组（MSDN：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ah19swz4.aspx）  
　　　　　　　　3..结构用于封装由相关字段组成的组。因为结构是值类型，所以它们的分配效率要比类略高些（来自MSDN：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms228600(v=vs.90).aspx）  
　　　　　　　　4.结构还可以包含构造函数、常量、字段、方法、属性、索引器、运算符、事件和嵌套类型，但如果同时需要上述几种成员，则应当考虑改为使用类作为类型（MSDN：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ah19swz4.aspx）  
　　　　　　　　5.类是反映现实事物的一种抽象，而结构体的作用只是一种包含了具体不同类别数据的一种包装，结构体不具备类的继承多态特性  综上所述，您也知道了吧，还是那句话，什么时候什么场景该用什么类型就要用什么类型。

小结：  
　　　　1.字段类型的定义，一定要符合实际，不要随便胡乱定义。要不然可能造成的后果，别人不理解您的程序，机器损失巨大性能。  
　　　　2.class，struct，合适场景用合适的定义，不经意间提升你程序的性能。  
　　　　3.程序进步、优雅，技能同时也会再进步，难道money还会少吗？？