前言

.NET8對(duì)于性能的優(yōu)化是方方面面的，所以AOT預(yù)編譯機(jī)器碼也是不例外的。本篇來(lái)看下對(duì)于AOT的優(yōu)化。

概述

首先要明確一個(gè)概念，.NET里面的AOT它是原生的。什么意思呢？也就是說(shuō)通過(guò)ILC編譯器(AOT編譯器，參考:.Net 7 新編譯器 ILC 簡(jiǎn)析)編譯出來(lái)的代碼是各個(gè)平臺(tái)上可以直接運(yùn)行的二進(jìn)制代碼。比如MacOS的二進(jìn)制，Linux二進(jìn)制等等。所以稱(chēng)之為原生。

C#源碼被ILC編譯之后，生成了一個(gè)完全原生態(tài)代碼的可執(zhí)行文件。在執(zhí)行的時(shí)候不需要JIT來(lái)編譯任何東西，因?yàn)镴IT已經(jīng)在ILC里面被充分利用過(guò)了。實(shí)際上AOT里面也沒(méi)有包含JIT。那么它如何優(yōu)化呢？只能是在ILC里面調(diào)用JIT的時(shí)候了。所以它這個(gè)優(yōu)化依然依靠JIT。.NET8里面優(yōu)化AOT的一個(gè)典型的例子，就是ASP.NET應(yīng)用程序在使用AOT的時(shí)候表現(xiàn)不錯(cuò)，同時(shí)也降低了總成本。

在.NET8里面優(yōu)化AOT的一個(gè)重要的目標(biāo)就是減少AOT可執(zhí)行文件的大小，關(guān)于這點(diǎn)的效果。我們現(xiàn)在就可以看到

下面創(chuàng)建一個(gè)控制臺(tái)應(yīng)用程序

dotnet new console -o nativeaotexample -f net7.0

由于上面是通過(guò).NET7.0創(chuàng)建的，我們把這個(gè)控制臺(tái)的csproj更改下

net7.0
改為
net7.0;net8.0

可以輕松的構(gòu)建.NET7.0或者.NET8.0的程序

繼續(xù)

把...項(xiàng)中添加如下
true編譯成AOT文件

下面我們就可以通過(guò)dotnet publish發(fā)布它了，linux如下：

dotnet publish -f net7.0 -r linux-x64 -c Release

現(xiàn)在它生成了一個(gè).NET7.0版本的獨(dú)立可執(zhí)行文件，可通過(guò)ls/dir 輸出目錄以查看生成的二進(jìn)制大小

12820K /home/stoub/nativeaotexample/bin/Release/net7.0/linux-x64/publish/nativeaotexample

這個(gè)大約是13M左右，我們?cè)賮?lái)看下.NET8.0

dotnet publish -f net8.0 -r linux-x64 -c Release

生成的可執(zhí)行文件大小如下:

1536K/home/stoub/nativeaotexample/bin/Release/net8.0/linux-x64/publish/nativeaotexample

1.5M的大小，這個(gè)優(yōu)化的力度不可不大啊。整整優(yōu)化了將近10倍的體積。這就是.NET8.0的優(yōu)化魔力。

但是優(yōu)化的情況遠(yuǎn)不止如此，比如說(shuō)我們可以配置csproj使AOT的體積更小

csproj添加如下size表示要生成的AOT大小
Size

如果我們不需要全球化代碼和數(shù)據(jù)，需要特定的代碼和數(shù)據(jù)，并且使用不變模式，可以csproj添加如下選項(xiàng)

true

如果你不想在AOT異常的時(shí)候拋出堆棧，那么你也可以在csproj里面添加如下

false

重新通過(guò)dotnet publish net8.0發(fā)布了之后，它的體積還可以繼續(xù)減小

1248K /home/stoub/nativeaotexample/bin/Release/net8.0/linux-x64/publish/nativeaotexample

再次縮小了0.3M大小。

然而，你以為到此優(yōu)化就為止了嗎?并沒(méi)有，.NET8不僅對(duì)AOT編譯器內(nèi)部進(jìn)行了改進(jìn)，而且還對(duì)單個(gè)庫(kù)也進(jìn)行了性能優(yōu)化和改進(jìn)。比如HttpClient。

當(dāng)然除了體積的優(yōu)化之外，還有其它的優(yōu)化，比如避免了在讀取靜態(tài)字段時(shí)的輔助調(diào)用，再比如BenchmarkDotNet 也是支持AOT化的，也就是性能測(cè)試上面的支持。我們可以只使用 --runtimes nativeaot7.0 nativeaot8.0，而不使用 --runtimes net7.0 net8.0，如下代碼

// dotnet run -c Release -f net7.0 --filter "*" --runtimes nativeaot7.0 nativeaot8.0


using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;


BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Tests).Assembly).Run(args);


[HideColumns("Error", "StdDev", "Median", "RatioSD")]
public class Tests
{
    private static readonly int s_configValue = 42;


    [Benchmark]
    public int GetConfigValue() => s_configValue;
}

上面代碼可以通過(guò)如下AOT化運(yùn)行

dotnet run -c Release -f net7.0 --filter "*" --runtimes nativeaot7.0 nativeaot8.0

BenchmarkDotNet 輸出如下

可以看到即使是性能測(cè)試的Benchmark，AOT優(yōu)化也是不放過(guò)的。

另外還值得一提的地方就是分層，因?yàn)锳OT里面沒(méi)有分層的概念。但是即時(shí)編譯也就是不是AOT編譯的時(shí)候，一個(gè)方法從tier0提升到tier1,方法里面的靜態(tài)字段必須被初始化過(guò)了。AOT里面添加了一個(gè)快速路徑檢查字段是否初始化，避免一些不必要的開(kāi)銷(xiāo)。

其它的一些改進(jìn)，比如AOT鎖的實(shí)現(xiàn)方式。使用了一種混合方式，開(kāi)始使用輕量級(jí)自旋鎖，后面升級(jí)到使用 System.Threading.Lock 類(lèi)型，這個(gè)應(yīng)該會(huì)在.NET9.0里面釋放出來(lái)。

審核編輯：湯梓紅