《ASP.NET Core 高性能系列》致敬伟大的.NET斗士甲骨文!

写在开始

　　三年前,曾写过一篇文章:从.NET和Java之争谈IT这个行业,当时遭到某些自认为懂得java就了不起的Javaer抨击,

现在可以致敬伟大的.NET斗士甲骨文了

　　(JDK8以上都需要收费,Android弃用java作为第一语言,别高兴:OpenJDK是甲骨文的).

　　《ASP.NET Core 高性能系列》是一套如何编写高性能Web应用技术系列文章,

我们将从.NET 2开始全面升入.其中我们会讨论互联网当今热门的技术话题:容器、容器编排、服务治理、RPC等

此文是第一篇,用于此系列的开门篇,后面每周会持续发布.

一、Core 2中需要知道的新鲜东西

Core系列有两个主要产品:

第一个是.NET Core

　　它是一个低级别的提供基本库的框架。 它可以用来编写控制台应用程序，它也是

更高级别的应用程序框架的基础。 

第二个是ASP.NET Core

　　它是一个用于构建Web的跨平台框架

另外.NET Core中的更改也将适用于ASP.NET Core，因为这是基础 

二、.NET Core 2的新东西

2.1 API范围更加广泛

　　.NET Core 2的主要焦点是API范围的大幅增加,在1.*的基础上增加了两倍的API,

而且支持.net standard,您也可以引用.NET Framework程序集而无需重新编译,

只要程序集中的API已在.NET Core中实现就可以正常工作。这意味着更多的Nuget包可以在.NET Core中工作,

ASP.NET Core Library and Framework 支持情况的一个统计站点:https://ANCLAFS.com(有点跟不上了)

2.2 性能的大幅度提升

.NET Core 2.0中一些更有趣的变化是在原始的.NET FrameworkAPI上性能改进

,已经对许多框架的实现进行了调整了数据结构。 

下面是一些已经看到快速改进的类和方法,已经内存开销的减少包括：

List<T>
Queue<T>
SortedSet<T>
ConcurrentQueue<T>
Lazy<T>
Enumerable.Concat()
Enumerable.OrderBy()
Enumerable.ToList()
Enumerable.ToArray()
DeflateStream
SHA256
BigInteger
BinaryFormatter
Regex
WebUtility.UrlDecode()
Encoding.UTF8.GetBytes()
Enum.Parse()
DateTime.ToString()
String.IndexOf()
String.StartsWith()
FileStream
Socket
NetworkStream
SslStream
ThreadPool
SpinLock

　　另外,对于.NET Core 2的RyuJIT Just In Time编译器进行了改进。

仅作为一个示例就能说明说明其优秀之处，finally块现在几乎与不使用异常一样高效,

这在没有抛出异常的正常情况下是有益的。您现在没有理由不使用try和using{}块，以及checked检查

三、ASP.NET Core 2的新东西 

　　ASP.NET Core 2利用了.NET Core 2的所有改进，不仅通过即时编译处理程序缩短了启动时间，

涵盖了增加了输出缓存，本地及分布式缓存（SQLSERVER,REDIS).

3.1 metapackage

　　.NET Core包含了一个新metapackage,所以你只用引用一个NuGet项就可以得到所有的东西,metapackage仍然由单个独立的包组成,

一个新的包修剪功能(new package-trimming)确保如果您不使用包，那么它的二进制文件将不会包含在您的部署中，

即使您使用metapackage 来引用它。设置Web主机配置也有合理的默认设置。

您无需单独添加logging, Kestrel, and IIS。logging也变得更简单，因为它是建立的在，你再也没有任何借口不一开始就使用它

3.2 Razor Pages

　　无控制器Razor Pages。 这正是它听起来的样子，而且它允许您使用Razor模板编写页面。

它类似于Web Pages产品，不必和WebForm混淆。 大家其实觉得是WebForm的卷土重来,个人感觉是满怀希望的卷土重来,

架构做了更多抽象和思考,不会像之前一样,带来如此多的状态与之相伴.

3.3 新的authentication 模型

　　新的 authentication 模型能让更好地使用了依赖注入, ASP.NETCore Identity 允许你使用OpenID 、OAuth 2

来为你的API获取访问tokens .当然你可以研究Identity Server 4 项目,它提供了相同的功能.

3.4 表单请求自动防伪

　　你不必再为表单添加防伪token(防止跨越伪造请求) (之前你不得不添加一个attribute在Post方法中进行验证),

现在这一切都是自动的.

3.5性能提升

 　　ASP.NET Core有一些额外的与.NET Core无关的性能提升:

启动时间通过即时编译处理明显减少,虽然这不是ASP.NET Core 2的新功能;

 output caching依然可用,在1.0时,只有response caching*(简化了如何设置http header),

1.1 时,添加了memory cache,现在你可以还使用分布式缓存()SQL Server or Redis) 

四 .NET Standard 2.0

　　.NET Standard 是一套正式的 .NET API 规范，目标是在所有 .NET 实现中推出。 推出 .NET Standard 的背后动机是要提高 .NET 生态系统中的一致性。

ECMA 335 持续为 .NET 实现行为建立统一性，但适用于 .NET 库实现的 .NET 基类库 (BCL) 没有类似的规范。

.NET Framework 4.6.1实现了.NET Standard  2.0.

.NET Standard 可实现以下重要情境：

1.为要实现的所有 .NET 实现定义一组统一的、与工作负荷无关的 BCL API。

2.使开发人员能够通过同一组 API 生成可在各种 .NET 实现中使用的可移植库。

3.减少甚至消除由于 .NET API 方面的原因而对共享源代码进行的条件性编译（仅适用于 OS API）。 

五、C# 6.0语言级别的新东西

5.1 属性可以连带赋值

public DateTime BirthDay { get; set; } = DateTime.Now.AddYears(-20);

5.2 导入静态类

using static System.Math;

Console.WriteLine($"导入后可直接使用方法: {Pow(4, 2)}");

5.3 字符串格式化的变化

Console.WriteLine(string.Format("当前时间:{0}",DateTime.Now.ToString()));

5.4 空值运算符

Console.WriteLine(name?.ToString()); // 程序不会报错，也不会输出任何值

5.5 对象初始化器

可以通过索引的方式进行赋值

IDictionary<int, string> dictNew = new Dictionary<int, string>()
{
       [4] = "first",
       [5] = "second"
};

　　

5.6 异常过滤器

int exceptionValue = 10;
try
{
       Int32.Parse("s");
}
catch (Exception e) when (exceptionValue > 1)//满足条件才进入catch
{
       Console.WriteLine("catch");
}

5.7 nameof表达式

Console.WriteLine(nameof(People));

5.8 在属性/方法里面使用Lambda表达式

 public void Print() => Console.WriteLine(Name);

六、C# 7.0语言级别的新东西

6.1 out变量不需要申明了

  var input = ReadLine();
  if (int.TryParse(input, out var result))
  {

      WriteLine("您输入的数字是：{0}",result);
  }
  else
  {
      WriteLine("无法解析输入...");
  }

　　

6.2元组

 元组（Tuple）在 .Net 4.0 的时候就有了，但元组也有些缺点，如：

   1）Tuple 会影响代码的可读性，因为它的属性名都是：Item1，Item2.. 。

   2）Tuple 还不够轻量级，因为它是引用类型（Class）。

   备注：上述所指 Tuple 还不够轻量级，是从某种意义上来说的或者是一种假设，即假设分配操作非常的多。

 C# 7 中的元组（ValueTuple）解决了上述两个缺点：

   1）ValueTuple 支持语义上的字段命名。

   2）ValueTuple 是值类型（Struct）。

传统的创建方式

  var tuple = (1, 2);                           // 使用语法糖创建元组

  var tuple2 = ValueTuple.Create(1, 2);         // 使用静态方法【Create】创建元组

  var tuple3 = new ValueTuple<int, int>(1, 2);  // 使用 new 运算符创建元组 WriteLine($"first：{tuple.Item1}, second：{tuple.Item2}, 上面三种方式都是等价的。");

//创建给字段命名的元组
// 左边指定字段名称
  (int one, int two) tuple = (1, 2);
  WriteLine($"first：{tuple.one}, second：{tuple.two}");
  // 右边指定字段名称
  var tuple2 = (one: 1, two: 2);
  WriteLine($"first：{tuple2.one}, second：{tuple2.two}");
  // 左右两边同时指定字段名称
  (int one, int two) tuple3 = (first: 1, second: 2);
 /* 此处会有警告：由于目标类型（xx）已指定了其它名称，因为忽略元组名称xxx */
  WriteLine($"first：{tuple3.one}, second：{tuple3.two}");

6.3 解构

6.3.1解构元组 

var (one, two) = GetTuple();
WriteLine($"first：{one}, second：{two}");
static (int, int) GetTuple() {
  return (12, 2);
} 

6.3.2解构可以应用于 .Net 的任意类型，

但需要编写 Deconstruct 方法成员（实例或扩展）

public void Deconstruct(out type variable1, out type variable2...)
public static void Deconstruct(this type instance, out type variable1, out type variable2...)

 6.4 模式匹配

6.4.1 is 表达式（is expressions）

static int GetSum(IEnumerable<object> values)
  {
      var sum = 0;
      if (values == null) return sum;
      foreach (var item in values)    
      {
          if (item is short)     // C# 7 之前的 is expressions
          {
              sum += (short)item;
          }
          else if (item is int val)  // C# 7 的 is expressions
          {
              sum += val;
          }
          else if (item is string str && int.TryParse(str, out var result))
           // is expressions 和 out variables 结合使用
          {
              sum += result;
          }
          else if (item is IEnumerable<object> subList)
          {
              sum += GetSum(subList);
          }
      }
      return sum;
  }  

6.4.2 switch语句

switch (item)
  {
      case type variable1:
          // processing...
          break;
      case type variable2 when predicate:
          // processing...
          break;
      default:
          // processing...
          break;
  }

6.5 Ref locals and returns

static ref int GetLocalRef(int[,] arr, Func<int, bool> func)
  {
      for (int i = 0; i < arr.GetLength(0); i++)
      {
          for (int j = 0; j < arr.GetLength(1); j++)
          {
              if (func(arr[i, j]))
              {
                  return ref arr[i, j];
              }
          }
      }
      throw new InvalidOperationException("Not found");
  }
  int[,] arr = { { 10, 15 }, { 20, 25 } };
  ref var num = ref GetLocalRef(arr, c => c == 20);
  num = 600;
  Console.WriteLine(arr[1, 0]);  

 总结：虽然 C# 7 中提供了局部引用和引用返回，但为了防止滥用所以也有诸多约束，如：

 1. 你不能将一个值分配给 ref 变量，如：

1   ref int num = 10;   // error：无法使用值初始化按引用变量

 2. 你不能返回一个生存期不超过方法作用域的变量引用，如：

1 public ref int GetLocalRef(int num) => ref num;   // error: 无法按引用返回参数，因为它不是 ref 或 out 参数

 3. ref 不能修饰 “属性” 和 “索引器”。 

1   var list = new List<int>();2   ref var n = ref list.Count;  // error: 属性或索引器不能作为 out 或 ref 参数传递

 原理解析：非常简单就是指针传递，并且个人觉得此语法的使用场景非常有限，都是用来处理大对象的，目的是减少GC提高性能。

6.5 局部函数

static IEnumerable<char> GetCharList(string str)
   {
       if (IsNullOrWhiteSpace(str))

           throw new ArgumentNullException(nameof(str));

       return GetList();

       IEnumerable<char> GetList()
       {
           for (int i = 0; i < str.Length; i++)
           {
               yield return str[i];
           }
       }
   } 

6.6. 扩展异步返回类型（Generalized async return types） 

 以前异步的返回类型必须是：Task、Task<T>、void，现在 C# 7 中新增了一种类型：ValueTask<T>，如下所示：

  public async ValueTask<int> Func()
  {
     await Task.Delay(3000);
     return 100;
  }

  总结：ValueTask<T> 与 ValueTuple 非常相似，所以就不列举： ValueTask<T> 与 Task 之间的异同了，\但它们都是为了优化特定场景性能而

 新增的类型。  使用 ValueTask<T> 则需要导入：

Install - Package System.Threading.Tasks.Extensions

6.7. 数字文本语法的改进（Numeric literal syntax improvements） 

 C# 7 还包含两个新特性：二进制文字、数字分隔符，如下所示：

var one = 0b0001;
var sixteen = 0b0001_0000;
long salary = 1000_000_000;
decimal pi = 3.141_592_653_589m;

 注：二进制文本是以0b（零b）开头，字母不区分大小写；数字分隔符只有三个地方不能写：开头，结尾，小数点前后。

 总结：二进制文本，数字分隔符 可使常量值更具可读性。

七、异步的优化

　　尽管如此，异步方法可以返回的内容是一些小改进,但是可以在某些情况下提供巨大的性能提升。 你不再需要返回一个Task,如果值已经可用, 这可以减少开销,使用async方法来创建Task对象。

八、总结

　　在这个介绍性章节中，您看到了一个简短而高级的摘要，与先前版本相比，.NET Core 2和ASP.NET Core 2众多变化。

现在，你也知道了.NET Standard 2及其用途。我们展示了C＃6和C＃7中可用的一些新功能的例子。

这些可能非常有用的是让你用更少的东西编写更多东西，并使你的代码更易读和更容易维护。

       《ASP.NET Core 高性能系列》这是一本关于一般Web应用程序性能改进的文章，而且很多无视语言或框架的知识。

　　下一章中，您将了解性能如何重要,并了解崭新的新.NET Core开发栈, 我们还将看到可用的工具,并了解用图表展示硬件性能。