C#深拷貝方法探究及性能比較(多種深拷貝)

更新時(shí)間：2022年04月16日 10:35:52 作者：SilverFoxWhy8588

這篇文章主要介紹了C#中使用NetCDF存儲(chǔ)二維數(shù)據(jù)的讀寫操作簡(jiǎn)單應(yīng)用,探究了以下幾種C#對(duì)象深拷貝方式，同時(shí)簡(jiǎn)單對(duì)比了以下列出的幾種深拷貝方式的速度，需要的朋友可以參考下

之前學(xué)習(xí)了設(shè)計(jì)模式原型模式，在原型模式中就提到了對(duì)象的深拷貝。深拷貝指的是拷貝一個(gè)對(duì)象時(shí)，不僅僅把對(duì)象的引用進(jìn)行復(fù)制，還把該對(duì)象引用的值也一起拷貝。與淺拷貝不同的就是，深拷貝后的拷貝對(duì)象就和源對(duì)象互相獨(dú)立，其中任何一個(gè)對(duì)象的改動(dòng)都不會(huì)對(duì)另外一個(gè)對(duì)象造成影響。

在查詢資料之后，探究了以下幾種C#對(duì)象深拷貝方式，同時(shí)簡(jiǎn)單對(duì)比了以下列出的幾種深拷貝方式的速度（簡(jiǎn)單測(cè)試，僅測(cè)試對(duì)象深拷貝速度，不考慮性能影響）。

測(cè)試平臺(tái)：Intel 9700K+DDR4 3600 32G，框架為.NET 5.0。測(cè)試方式為創(chuàng)建100萬次，比較執(zhí)行時(shí)間。拷貝的對(duì)象如下：

[Serializable]
class UserInfo
    {
        public string Name { get; set; }

        public string UserId { get; set; }

        public int Age { get; set; }

        public string Address { get; set; }

        public long UpdateTime { get; set; }

        public long CreateTime { get; set; }
    }

1、手寫創(chuàng)建對(duì)象

簡(jiǎn)單對(duì)象創(chuàng)建，不考慮有構(gòu)造函數(shù)的情況。

NewUserInfo newInfo = new NewUserInfo()
{
    Name = info.Name,
    Age = info.Age,
    UserId = info.UserId,
    Address = info.Address,
    UpdateTime = info.UpdateTime,
    CreateTime = info.CreateTime,
};

100萬次執(zhí)行時(shí)間為39.4073ms，位居第一。當(dāng)然，在這種不考慮構(gòu)造函數(shù)的情況下，手寫創(chuàng)建肯定是最快的。但是同時(shí)，如果遇到復(fù)雜對(duì)象，代碼量也是最多的。

2、反射

這也是在日常代碼中最常用的方式之一。

private static TOut TransReflection<TIn, TOut>(TIn tIn)
{
    TOut tOut = Activator.CreateInstance<TOut>();
    var tInType = tIn.GetType();
    foreach (var itemOut in tOut.GetType().GetProperties())
    {
        var itemIn = tInType.GetProperty(itemOut.Name); ;
        if (itemIn != null)
        {
            itemOut.SetValue(tOut, itemIn.GetValue(tIn));
        }
    }
    return tOut;
}

調(diào)用

NewUserInfo newInfo = TransReflection<UserInfo, NewUserInfo>(info);

100萬次執(zhí)行時(shí)間為1618.4662ms，平均執(zhí)行時(shí)間為0.001618，看起來還行。

3、Json字符串序列化

使用System.Text.Json作為序列化和反序列化工具。

UserInfo newInfo = JsonSerializer.Deserialize<UserInfo>(JsonSerializer.Serialize(info));

100萬次執(zhí)行時(shí)間為2222.2078ms，比反射慢一點(diǎn)點(diǎn)。

4、對(duì)象二進(jìn)制序列化

首先不推薦使用這種方式，一是BinaryFormatter.Serialize微軟已不推薦使用（據(jù)微軟官網(wǎng)文檔說是有漏洞，具體有什么漏洞沒細(xì)究），二是必須在要序列化的對(duì)象上面寫上Serializable的關(guān)鍵字，三是速度并不理想。

private static TOut ObjectMemoryConvert<TIn, TOut>(TIn tIn)
{
    using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
    {
        BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
        formatter.Serialize(ms, tIn);
        ms.Position = 0;
        return (TOut)formatter.Deserialize(ms);
    }
}

100萬次執(zhí)行時(shí)間為8545.9835ms，講道理應(yīng)該是比Json序列化要更快的，但是實(shí)際上慢了許多。

5、AutoMapper

熟悉的AutoMapper，性能也沒有讓我們失望。

//循環(huán)外創(chuàng)建MapperConfig
var config = new MapperConfiguration(cfg => cfg.CreateMap<UserInfo, UserInfo>());
var mapper = config.CreateMapper();

//循環(huán)內(nèi)調(diào)用
UserInfo newInfo = mapper.Map<UserInfo>(info);

100萬次執(zhí)行時(shí)間為267.5073ms，位居第三。

6、表達(dá)式樹

重頭戲來了，此處代碼來源于文首中的博客中，性能讓人大吃一驚。其原理是反射和表達(dá)式樹相結(jié)合，先用反射獲取字段然后緩存起來，再用表達(dá)式樹賦值。

public static class TransExp<TIn, TOut>
{
    private static readonly Func<TIn, TOut> cache = GetFunc();
    private static Func<TIn, TOut> GetFunc()
    {
        ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(TIn), "p");
        List<MemberBinding> memberBindingList = new List<MemberBinding>();

        foreach (var item in typeof(TOut).GetProperties())
        {
            if (!item.CanWrite) continue;
            MemberExpression property = Expression.Property(parameterExpression, typeof(TIn).GetProperty(item.Name));
            MemberBinding memberBinding = Expression.Bind(item, property);
            memberBindingList.Add(memberBinding);
        }

        MemberInitExpression memberInitExpression = Expression.MemberInit(Expression.New(typeof(TOut)), memberBindingList.ToArray());
        Expression<Func<TIn, TOut>> lambda = Expression.Lambda<Func<TIn, TOut>>(memberInitExpression, new ParameterExpression[] { parameterExpression });

        return lambda.Compile();
    }

    public static TOut Trans(TIn tIn)
    {
        return cache(tIn);
    }
}

調(diào)用

UserInfo newInfo = TransExp<UserInfo, UserInfo>.Trans(info);

100萬次執(zhí)行時(shí)間為77.3653ms，位居第二。僅比手寫慢一點(diǎn)點(diǎn)。

簡(jiǎn)單整理成柱狀圖，可以很清晰的對(duì)比出這幾種深拷貝方式之間的速度差距?？偨Y(jié)來說就是，一般簡(jiǎn)單的對(duì)象深拷貝，推薦直接手寫，復(fù)雜對(duì)象深拷貝，推薦使用表達(dá)式樹。當(dāng)然，如果創(chuàng)建對(duì)象中還涉及到構(gòu)造函數(shù)初始化，那又是不同的情況，這里暫不討論。

附上本次測(cè)試用的完整代碼。

using AutoMapper;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Linq.Expressions;
using System.Runtime.Serialization;
using System.Runtime.Serialization.Formatters.Binary;
using System.Text.Json;
using System.Threading.Tasks;

namespace TestObjectDeepCopy
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            UserInfo info = new UserInfo()
            {
                Name = "張三",
                Age = 18,
                UserId = Guid.NewGuid().ToString("N"),
                Address = "銀河系地球中國(guó)",
                UpdateTime = 1615888888,
                CreateTime = 1615895454,
            };

            var config = new MapperConfiguration(cfg => cfg.CreateMap<UserInfo, UserInfo>());
            var mapper = config.CreateMapper();

            int count = 1000000;
            Stopwatch sw = new Stopwatch();
            sw.Start();

            for (int i = -0; i < count; i++)
            {
                //手寫 39.4073ms
                //UserInfo newInfo = new UserInfo()
                //{
                //    Name = info.Name,
                //    Age = info.Age,
                //    UserId = info.UserId,
                //    Address = info.Address,
                //    UpdateTime = info.UpdateTime,
                //    CreateTime = info.CreateTime,
                //};

                //反射 1618.4662ms
                //UserInfo newInfo = TransReflection<UserInfo, UserInfo>(info);

                //Json字符串序列化 2222.2078ms
                //UserInfo newInfo = JsonSerializer.Deserialize<UserInfo>(JsonSerializer.Serialize(info));

                //對(duì)象二進(jìn)制序列化 8545.9835ms
                //UserInfo newInfo = ObjectMemoryConvert<UserInfo, UserInfo>(info);

                //表達(dá)式樹 77.3653ms
                //UserInfo newInfo = TransExp<UserInfo, UserInfo>.Trans(info);

                //AutoMapper 267.5073ms
                //UserInfo newInfo = mapper.Map<UserInfo>(info);
            }

            Console.WriteLine("總共花費(fèi){0}ms.", sw.Elapsed.TotalMilliseconds);
            sw.Stop();

            Console.ReadKey();
        }

        private static TOut TransReflection<TIn, TOut>(TIn tIn)
        {
            TOut tOut = Activator.CreateInstance<TOut>();
            var tInType = tIn.GetType();
            foreach (var itemOut in tOut.GetType().GetProperties())
            {
                var itemIn = tInType.GetProperty(itemOut.Name); ;
                if (itemIn != null)
                {
                    itemOut.SetValue(tOut, itemIn.GetValue(tIn));
                }
            }
            return tOut;
        }

        private static TOut ObjectMemoryConvert<TIn, TOut>(TIn tIn)
        {
            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                BinaryFormatter formatter = new BinaryFormatter();
                formatter.Serialize(ms, tIn);
                ms.Position = 0;
                return (TOut)formatter.Deserialize(ms);
            }
        }
    }

    public static class TransExp<TIn, TOut>
    {
        private static readonly Func<TIn, TOut> cache = GetFunc();
        private static Func<TIn, TOut> GetFunc()
        {
            ParameterExpression parameterExpression = Expression.Parameter(typeof(TIn), "p");
            List<MemberBinding> memberBindingList = new List<MemberBinding>();

            foreach (var item in typeof(TOut).GetProperties())
            {
                if (!item.CanWrite) continue;
                MemberExpression property = Expression.Property(parameterExpression, typeof(TIn).GetProperty(item.Name));
                MemberBinding memberBinding = Expression.Bind(item, property);
                memberBindingList.Add(memberBinding);
            }

            MemberInitExpression memberInitExpression = Expression.MemberInit(Expression.New(typeof(TOut)), memberBindingList.ToArray());
            Expression<Func<TIn, TOut>> lambda = Expression.Lambda<Func<TIn, TOut>>(memberInitExpression, new ParameterExpression[] { parameterExpression });

            return lambda.Compile();
        }

        public static TOut Trans(TIn tIn)
        {
            return cache(tIn);
        }
    }

    [Serializable]
    class UserInfo
    {
        public string Name { get; set; }

        public string UserId { get; set; }

        public int Age { get; set; }

        public string Address { get; set; }

        public long UpdateTime { get; set; }

        public long CreateTime { get; set; }
    }
}

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