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簡(jiǎn)介在之前的一篇文章.NET性能系列文章一：.NET7的性能改進(jìn)中我們聊到Linq中的Min()和Max()方法.NET7比.NET6有高達(dá)45倍的性能提升，當(dāng)時(shí)Benchmark代碼和結(jié)果如下所示：
[Params(1000)]public int Length { get; set; }private int[] arr;[GlobalSetup]public void GlobalSetup() => arr = Enumerable.Range(0, Length).ToArray();[Benchmark]public int Min() => arr.Min();[Benchmark]public int Max() => arr.Max();方法運(yùn)行時(shí)數(shù)組長(zhǎng)度平均值比率分配Min

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10003,494.08 ns53.2432 BMin

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100065.64 ns1.00-Max

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10003,025.41 ns45.9232 BMax

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100065.93 ns1.00-

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可以看到有高達(dá)45倍的性能提升，那就有小伙伴比較疑惑，在.NET7中到底是做了什么讓它有如此大的性能提升？所以本文就通過.NET7中的一些pr帶大家一起探索下.NET7的Min()和Max()方法是如何變快的。
探索首先我們打開.NET Runtime的倉庫，應(yīng)該沒有人不會(huì)知道倉庫的地址吧？里面包含了.NET運(yùn)行時(shí)所有的代碼，包括CLR和BCL庫。地址如下所示：https://github.com/dotnet/runtime

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然后我們熟練的根據(jù)命名空間System.Linq找到Linq所在的文件夾位置，如下所示：

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可以看到很多Linq相關(guān)的方法都在這個(gè)文件夾內(nèi)，讓我們先來找一找Max()方法所對(duì)應(yīng)的類。就是下方所示，我們可以看到剛好異步小王子Stephen Toub大佬提交了一個(gè)優(yōu)化代碼。

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然后我們點(diǎn)擊History查看這個(gè)類的提交歷史，我們發(fā)現(xiàn)Stephen大佬在今年多次提交代碼，都是優(yōu)化其性能。

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找到Stephen大佬的第一個(gè)提交，我們發(fā)現(xiàn)在Max的代碼中，多了一個(gè)特殊的路徑，如果數(shù)據(jù)類型為int[]，那么就走單獨(dú)的一個(gè)方法重載，并在這個(gè)重載中啟用了SIMD向量化，代碼如下所示：

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SIMD向量化在我之前的多篇文章中都有提到(如：.NET如何快速比較兩個(gè)byte數(shù)組是否相等)，它是CPU的特殊指令，使用它可以大幅度的增強(qiáng)運(yùn)算性能，我猜這就是性能提升的原因。
我們可以看到在上面只為int[]做了優(yōu)化，然后繼續(xù)瀏覽了Stephen大佬的其它幾個(gè)PR，Stephen大佬將代碼抽象了一下，使用了泛型的特性，然后順便為其它的基本值類型都做了優(yōu)化。能享受到性能提升的有byte sbyte ushort short uint int ulong long nuint nint 。

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所以我們以最后一個(gè)提交為例，看看到底是用了什么SIMD指令，什么樣的方法來提升的性能。抽取出來的核心代碼如下所示：
private static T MinMaxInteger<T, TMinMax>(this IEnumerable<T> source) where T : struct, IBinaryInteger<T> where TMinMax : IMinMaxCalc<T>{ T value; if (source.TryGetSpan(out ReadOnlySpan<T> span)) { if (span.IsEmpty) { ThrowHelper.ThrowNoElementsException(); } // 判斷當(dāng)前平臺(tái)是否支持使用Vector-128 或者總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否小于128位 // Vector128是指硬件支持同時(shí)計(jì)算128位二進(jìn)制數(shù)據(jù) if (!Vector128.IsHardwareAccelerated || span.Length < Vector128<T>.Count) { // 進(jìn)入到此路徑，說明最基礎(chǔ)的Vector128都不支持，那么直接使用for循環(huán)來比較 value = span[0]; for (int i = 1; i < span.Length; i++) { if (TMinMax.Compare(span[i], value)) { value = span[i]; } } } // 判斷當(dāng)前平臺(tái)是否支持使用Vector-256 或者總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否小于256位 // Vector256是指硬件支持同時(shí)計(jì)算256位二進(jìn)制數(shù)據(jù) else if (!Vector256.IsHardwareAccelerated || span.Length < Vector256<T>.Count) { // 進(jìn)入到此路徑，說明支持Vector128但不支持Vector256 // 那么進(jìn)入128位的向量化的比較 // 獲取當(dāng)前數(shù)組的首地址，也就是指向第0個(gè)元素 ref T current = ref MemoryMarshal.GetReference(span); // 獲取Vector128能使用的最后地址，因?yàn)檎麄€(gè)數(shù)組占用的bit位有可能不能被128整除 // 也就是說最后的尾巴不夠128位讓CPU跑一次，那么就直接最后往前數(shù)128位，讓CPU能完整的跑完 ref T lastVectorStart = ref Unsafe.Add(ref current, span.Length - Vector128<T>.Count); // 從內(nèi)存首地址加載0-127bit數(shù)據(jù)，作為最大值的基準(zhǔn) Vector128<T> best = Vector128.LoadUnsafe(ref current); // 計(jì)算下一個(gè)的位置，也就是偏移128位 current = ref Unsafe.Add(ref current, Vector128<T>.Count); // 循環(huán)比較確保地址小于最后地址 while (Unsafe.IsAddressLessThan(ref current, ref lastVectorStart)) { // 此時(shí)TMinMax.Compare重載代碼 => Vector128.Max(left, right); // Vector128.Max 會(huì)根據(jù)類型一一比較，每x位最大的返回， // 比如int就是每32位比較，詳情可以看我后文的解析 best = TMinMax.Compare(best, Vector128.LoadUnsafe(ref current)); current = ref Unsafe.Add(ref current, Vector128<T>.Count); } // 最后一組Vector128進(jìn)行比較 best = TMinMax.Compare(best, Vector128.LoadUnsafe(ref lastVectorStart)); // 由于Vector128最后的結(jié)果是128位，比如我們類型是int32，那么最后的結(jié)果就有 // 4個(gè)int32元素，我們還需要從這4個(gè)int32元素中找到最大的 value = best[0]; for (int i = 1; i < Vector128<T>.Count; i++) { // 這里 TMinMax.Compare就是簡(jiǎn)單的大小于比較 // left > right if (TMinMax.Compare(best[i], value)) { value = best[i]; } } } else { // Vector256執(zhí)行流程和Vector128一致 // 只是它能一次性判斷256位，舉個(gè)例子就是一個(gè)指令8個(gè)int32 ref T current = ref MemoryMarshal.GetReference(span); ref T lastVectorStart = ref Unsafe.Add(ref current, span.Length - Vector256<T>.Count); Vector256<T> best = Vector256.LoadUnsafe(ref current); current = ref Unsafe.Add(ref current, Vector256<T>.Count); while (Unsafe.IsAddressLessThan(ref current, ref lastVectorStart)) { best = TMinMax.Compare(best, Vector256.LoadUnsafe(ref current)); current = ref Unsafe.Add(ref current, Vector256<T>.Count); } best = TMinMax.Compare(best, Vector256.LoadUnsafe(ref lastVectorStart)); value = best[0]; for (int i = 1; i < Vector256<T>.Count; i++) { if (TMinMax.Compare(best[i], value)) { value = best[i]; } } } } else { // 如果不是基本類型的數(shù)組，那么進(jìn)入迭代器，使用原始方法比較 using (IEnumerator<T> e = source.GetEnumerator()) { if (!e.MoveNext()) { ThrowHelper.ThrowNoElementsException(); } value = e.Current; while (e.MoveNext()) { T x = e.Current; if (TMinMax.Compare(x, value)) { value = x; } } } } return value;}