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  • .Net Discovery系列之深入理解平台机制与性“.NET技术”能影响(下) 狼人:

      三.关于异常捕获机制

      虽然我们已经很辛苦了,但是仍然有很多原因使代码运行失败,如引用null引用、索引越界、内存溢出、类型转换失败等等。这就需要我们的代码有足够的容错能力,在代码运行失败时,及时、主动的处理这些异常。

      ● 机制分析

      .Net 中基本的异常捕获与处理机制是由try…catch…finally块来完成的,它们分别完成了异常的监测、捕获与处理工作。一个try块可以对应零个或多个catch块,可以对应零个或一个finally块。不过没有catch的try似乎没有什么意义,如果try对应了多个catch,那么监测到异常后,CLR会自上而下搜索catch块的代码,并通过异常过滤器筛选对应的异常,如果没有找到,那么CLR将沿着调用堆栈,向更高层搜索匹配的异常,如果已到堆栈顶部依然没有找到对应的异常,就会抛出未处理的异常了,这时catch块中的代码并不会被执行。所以距离try最近的catch块将最先被遍历到。

      以下代码:

    代码
    try
    {
    Convert.ToInt32(
    "Try");
    }
    catch (FormatException ex1)
    {
    string CatchFormatException = "CatchFormatException";
    }
    catch (NullReferenceException ex2)
    {
    string CatchNullReferenceException = "CatchNullReferenceException";
    }
    finally
    {
    string Finally = "Finally";
    }
     对应IL如下:
    .method private hidebysig instance void Form1_Load(object sender,
    class [mscorlib]System.EventArgs e) cil managed
    {
    // Code size 53 (0x35)
    .maxstack 1
    .locals init ([
    0] class [mscorlib]System.FormatException ex1,
    [
    1] string CatchFormatException,
    [
    2] class [mscorlib]System.NullReferenceException ex2,
    [
    3] string CatchNullReferenceException,
    [
    4] string Finally)
    IL_0000: nop
    IL_0001: nop
    IL_0002: ldstr
    "Try"上海网站建设
    IL_0007: call int32 [mscorlib]System.Convert::ToInt32(
    string)
    IL_000c: pop
    IL_000d: nop
    IL_000e: leave.s IL_0026
    IL_0010: stloc.0

    IL_0011: nop
    IL_0012: ldstr
    "CatchFormatException"
    IL_0017: stloc.
    1
    IL_0018: nop
    IL_0019: leave.s IL_0026
    IL_001b: stloc.
    2
    IL_001c: nop
    IL_001d: ldstr
    "CatchNullReferenceException"
    IL_0022: stloc.
    3
    IL_0023: nop
    IL_0024: leave.s IL_0026
    IL_0026: nop
    IL_0027: leave.s IL_0033
    IL_0029: nop
    IL_002a: ldstr
    "Finally"
    IL_002f: stloc.s Finally
    IL_0031: nop
    IL_0032: endfinally
    IL_0033: nop
    IL_0034: ret
    IL_0035:
    // Exception count 3
    .try IL_0001 to IL_0010 catch [mscorlib]System.FormatException handler IL_0010 to IL_001b
    .
    try IL_0001 to IL_0010 catch
    [mscorlib]System.NullReferenceException handler IL_001b to IL_0026
    .
    try IL_0001 to IL_0029 finally
    handler IL_0029 to IL_0033
    }
    // end of method Form1::Form1_Load

      末尾的几行代码揭示出IL是怎样处理异常处理的。最后三行的每一个Item被称作Exception Handing Clause,EHC组成Exception Handing Table,EHT与正常代码之间由ret返回指令隔开。

      可以看出,FormatException排列在EHT的第一位。

      当代码成功执行或反之而返回后,CLR会遍历EHT:

      1. 如果抛出异常, CLR会根据抛出异常的代码的地址找到对应的EHC(IL_0001 to IL_0010为检测代码的范围),这个例子中CLR将找到2条EHC, FormatException会最先被遍历到,且为适合的EHC。

      2. 如果返回的代码地址在IL_0001 to IL_0029内,那么还会执行finally handler IL_0029 to IL_0033中的代码,不管是否因成功执行代码而返 回

      事实上,catch与finally的遍历工作是分开进行的,如上文所言,CLR首先做的是遍历catch,当找到合适的catch块后,再遍历与之对应finally;而且这个过程会递归进行至少两次,因为编译器将C#的try…catch…finally翻译成IL中的两层嵌套。

    当然如果没有找到对应的catch块,那么CLR会直接执行finally,然后立即中断所有线程。Finally块中的代码肯定会被执行,无论try是否检测到了异常。

      ● 性能影响与改进建议

      异常捕获与处理是有性能代价的,虽然这种代价在托管环境中度量起来比较困难,但是这个过程毕竟经过一系列的遍历。所以仅从性能方面考虑,一般建议有以下几点准则:

      1.尽量给CLR一个明确的异常信息,不要使用Exception去过滤异常

      2.尽量不要将try…catch写在循环中

      3. try尽量少的代码,如果有必要可以使用多个catch块,并且将最有可能抛出的异常类型,书写在距离try最近的位置

      4.不要只声明一个Exception对象,而不去处理它

      5.使用性能计数器实用工具的CLR Exceptions检测异常情况,并适当优化

      6.使用成员的Try-Parse模式,如果抛出异常,那么用false代替它

      四.关于字符串拼接

      ● 机制分析

      .Net字符串型的变量有一个很特殊的机制,这个机制叫做字符串的驻留,其变现为字符串恒定不可改变。

      简单的说,字符串一旦建立,就会永久驻留在内存中,当你修改这个字符串变量时,CLR会在内存中新建一个新值,并不会修改旧值,旧值只有被垃圾回收器回收后,那部分被占用的空间才会释放掉。

      这样设计的目的无疑是为了提高字符串型变量的建立,因为新建字符串型变量时,CLR首先做的是在驻留池中遍历是否有相同的值的字符串,如果有则直接挂接变量指针,否则才会新建,但是在某些情况下,性能却反而降低。

      ● 性能影响与改进建议

      下面通过例子简单的说一下字符串驻留机制,假设有如下代码:

    string str = ""
    string a = "str_1" + str;
    a
    = "str_2"+ str;

      第三行C#代码(a = "str_2"+ str;)的样子看起来是在修改变量a的旧值"str_1",但实际上是创建了一个新的字符串"str_2",然后将变量a的指针指向了"str_2"的内存地址,而"str_1"依然在内存中没有受到任何影响 ---这就是字符串的驻留,如果下一次有变量b的值被赋值为str_1,CLR不会重新为这个变量重新分配内存,而是直接将该变量的指针指向str_1,这样就提高了该变量的初始化速度,但是如果没有这样的一个b变量,那么str_1就会一直占用内存,直至垃圾收集,这样做浪费了内存资源。

      同样ToUpper、SubString、Trim、Replace、加号连接等操作都会产生驻留的字符串,各位在设计程序时要特别注意。

      经常看到有的同学使用Replace替换一个网页整个HTML的某些关键字,其实这样会极大的浪费内存,给垃圾回收器的策略引擎以错误的信号,使其频繁启动,从而导致性能的降低。

      所以,有以下建议供大家参考:

      1.在用Replace做大量字符串操作时,最好仅仅对最小单元进行操作

      2在尽量少的字符串中替换,有必要时还要配合正则的使用,在替换完毕后最好根据上下文的代龄情况,手动调用一次GC的回收方法;

      3.对大规模的字符串拼接操作,则推荐使用StringBuilder

      4.能用常量赋值的就别用变量。因为常量赋值的字符串是在编译器生成在字符串常量池的,关于常量池请参考Aicken以前的文章。

      相关文章:.Net Discovery系列-深入理解平台机制与性能影响(上)

                          .Net Discovery系列之-深入理解平台机制与性能影响 (中)

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