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一次性能提升300%的优化实践

原创 Linux操作系统 作者:iDotNetSpace 时间:2009-08-11 14:48:08 0 删除 编辑
性能优化一般都是从性能瓶颈开始。项目中有这样一个控件,它包含很多个Item,每个Item字体可能相同,也可能不同。且该控件经常在同一个Form上大量使用。正是这个控件在使用GDI画每个Item的文字时,出现了性能瓶颈。


IntPtr
 handle = font.ToHfont(); //性能瓶颈

//

SafeNativeMethods.DeleteObject(handle);

  由于该控件在使用GDI画字时,通过调用Font.ToHfont()方法获得Font的Handle。而这个方法非常慢。并且控件在画每个Item时都被调用这个方法,Form中又有很多个这样的控件,因此调用次数相当可观。这就造成了这个性能瓶颈。
 

  由于操作系统是不允许GDI 的Handle个数大于9999的。如果大于9999个的话,程序就会崩掉。因此,我们绝对不能使程序中GDI的Handle个数与某些因素有线性增长关系。所有,一般都是在使用GDI画字时创建Handle,用完之后就删除掉。这样也可以防止GDI泄露。

  考虑到很多时候,Font都是相同的,如果能将Font创建的Handle缓存起来,性能就会有很大的提升。但是,缓存的Handle不及时删除的话,如果Font不相同的太多,就有机会达到操作系统允许的最大个数,从而使程序崩溃。

以下是我的解决方案:
1,使用SafeFontHandle类来防止GDI泄露。SafeFontHandle派生自SafeHandleZeroOrMinusOneIsInvalid,而SafeHandleZeroOrMinusOneIsInvalid又派生自CriticalFinalizerObject。GC会对CriticalFinalizerObject做特别处理,保证所有关键终止代码都有机会执行。


#region The SafeFontHandle class

    
internal sealed class SafeFontHandle : SafeHandleZeroOrMinusOneIsInvalid
    {
        
private SafeFontHandle()
            : 
base(true)
        {
        }

        
public SafeFontHandle(IntPtr preexistingHandle, bool ownsHandle)
            : 
base(ownsHandle)
        {
            
base.SetHandle(preexistingHandle);
        }

        
protected override bool ReleaseHandle()
        {
            
return SafeNativeMethods.DeleteNativeFontHandle(base.handle);
        }
    }

    
#endregion


2,使用HandleCollector类防止Font的Handle超过操作系统最大限制。HandleCollector会跟踪Font的Handle,并在其达到指定阀值时强制执行垃圾回收。垃圾回收后,SafeFontHandle会释放Font的handle。


    [SuppressUnmanagedCodeSecurity]
    
internal static class SafeNativeMethods
    {
        
private static HandleCollector FontHandleCollector = new HandleCollector("GdiFontHandle"5001000);

        
internal static IntPtr CreateNativeFontHandle(Font font)
        {
            IntPtr handle 
= font.ToHfont();
            
if (handle != IntPtr.Zero)
            {
                FontHandleCollector.Add();
            }
            
return handle;
        }

        
internal static bool DeleteNativeFontHandle(IntPtr handle)
        {
            
bool success = DeleteObject(handle);
            
if (success)
            {
                FontHandleCollector.Remove();
            }
            
return success;
        }

        [System.Runtime.InteropServices.DllImportAttribute(
"gdi32.dll")]
        
internal static extern bool DeleteObject(System.IntPtr gdiObject);
    }


3,使用弱引用缓存类WeakReferenceCachePool来缓存SafeFontHandle,这样可以不影响SafeFontHandle被GC正常垃圾回收,从而释放Font的Handle。关于弱引用缓存类WeakReferenceCachePool,可以参考《一个弱引用缓存类》这篇文章。


    internal static class SafeFontHandleFactory
    {
        
#region Instance Data

        
private static WeakReferenceCachePool<Font, SafeFontHandle> _cachePool = new WeakReferenceCachePool<Font, SafeFontHandle>();

        
#endregion

        
#region Methods

        
public static SafeFontHandle CreateSafeFontHandle(Font font)
        {
            
if (font == null)
            {
                
throw new ArgumentNullException();
            }

            SafeFontHandle safeFontHandle 
= _cachePool[font];
            
if (safeFontHandle == null)
            {
                IntPtr nativeHandle 
= SafeNativeMethods.CreateNativeFontHandle(font);
                safeFontHandle 
= new SafeFontHandle(nativeHandle, true);
                _cachePool[font] 
= safeFontHandle;
            }
            
return safeFontHandle;
        }

        
#endregion
    }



这样就成功的缓存了GDI的Handle,而且在使用完成后,GDI的Handle不会线性增长,只要有GC回收发生,GDI的Handle都会清零,或者总个数达到HandleCollector指定的阀值时,也会清零。利用GC垃圾回收机制,在性能和内存占用之间自动平衡。

这里是测试代码,性能测试如下:

不使用弱引用缓存
        Time Elapsed:   350ms
        CPU Cycles:     952,061,115
        Gen 0:          1
        Gen 1:          0
        Gen 2:          0
        GDI increment:  0

使用弱引用缓存
        Time Elapsed:   42ms
        CPU Cycles:     142,020,499
        Gen 0:          0
        Gen 1:          0
        Gen 2:          0
        GDI increment:  0

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