C# Protobuf怎么做到0分配內存的序列化

小編給大家分享一下C# Protobuf怎么做到0分配內存的序列化，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

題目很簡單, 就是IMessage對象怎么變成Byte[]

答案1:

msg.ToByteArray()

這肯定不符合我們的要求

答案2:

using var memoryStream = new MemoryStream();
using var codedOutputStream = new CodedOutputStream(memoryStream);
msg.WriteTo(codedOutputStream);
codedOutputStream.Flush();
memoryStream.ToArray();

這里面memoryStream, codedOutputStream, 還有ToArray都產生了一個對象, MemoryStream內部還會多產生一個byte[]對象

不符合要求

答案3:

有人說你可以給MemoryStream傳遞一個byte[] slice, 讓MemoryStream直接用byte[]

var bytes = new byte[msg.CalculateSize()];
using var memoryStream = new MemoryStream();
using var codedOutputStream = new CodedOutputStream(memoryStream);
msg.WriteTo(codedOutputStream);
codedOutputStream.Flush();

這次消息直接被序列化到bytes里面去了, 但是memoryStream對象, codecOutputStream還有memoryStream內部的byte[]都還在, 我就序列化了一個對象, 卻產生了3個垃圾對象 

所以, 來仔細看看CodedOutputStream類:

/// <summary>
    /// Creates a new CodedOutputStream that writes directly to the given
    /// byte array. If more bytes are written than fit in the array,
    /// OutOfSpaceException will be thrown.
    /// </summary>
    public CodedOutputStream(byte[] flatArray) : this(flatArray, 0, flatArray.Length)
    {
    }

    /// <summary>
    /// Creates a new CodedOutputStream that writes directly to the given
    /// byte array slice. If more bytes are written than fit in the array,
    /// OutOfSpaceException will be thrown.
    /// </summary>
    private CodedOutputStream(byte[] buffer, int offset, int length)
    {
      this.output = null;
      this.buffer = buffer;
      this.position = offset;
      this.limit = offset + length;
      leaveOpen = true; // Simple way of avoiding trying to dispose of a null reference
    }

提供了一個byte[]的構造函數, 但是沒提供slice的構造函數, 好在有一個私有的構造函數

答案4:

這邊就不寫代碼了, 大概意思就是通過反射私有構造函數來構造一個CodedOutputStream對象, 來省掉MemoryStream和他內部的byte[]

現在離答案已經比較接近了 

那我們的問題是, 能不能連CodedOutputStream也省掉呢?

答案5來了:

經過仔細觀察, 發現這個類沒有使用Stream的情況下, 就只需要修改buffer, limit, 和position幾個成員就行了, 雖然是private成員, 但是C#還是能修改

下來立馬實踐

delegate void ClearCodedOutputStream(CodedOutputStream stream, byte[] buffer, int offset, int count);
    static ClearCodedOutputStream ResetCodedOutputStream;
    static CodedOutputStream codedOutputStream = new CodedOutputStream(new byte[10]);

    static unsafe void Encode(IMessage msg, byte[] buffer)
    {
      ResetCodedOutputStream(codedOutputStream, buffer, 0, buffer.Length);
      msg.WriteTo(codedOutputStream);
      codedOutputStream.Flush();
    }

    static Action<T, TValue> MakeSetter<T, TValue>(FieldInfo field)
    {
      DynamicMethod m = new DynamicMethod(
        "setter", typeof(void), new Type[] { typeof(T), typeof(TValue) }, typeof(Program));
      ILGenerator cg = m.GetILGenerator();

      cg.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
      cg.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
      cg.Emit(OpCodes.Stfld, field);
      cg.Emit(OpCodes.Ret);

      return (Action<T, TValue>)m.CreateDelegate(typeof(Action<T, TValue>));
    }

    static void Main(string[] args)
    {
      var bufferField = typeof(CodedOutputStream).GetField("buffer", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
      var limitField = typeof(CodedOutputStream).GetField("limit", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
      var positionField = typeof(CodedOutputStream).GetField("position", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);

      var setLimit = MakeSetter<CodedOutputStream, int>(limitField);
      var setPosition = MakeSetter<CodedOutputStream, int>(positionField);
      var setBuffer = MakeSetter<CodedOutputStream, byte[]>(bufferField);

      ResetCodedOutputStream = (stream, buffer, offset, length) => 
      {
        //this.buffer = buffer;
        //this.position = offset;
        //this.limit = offset + length;
        setBuffer(stream, buffer);
        setPosition(stream, offset);
        setLimit(stream, offset + length);
      };

      var buffer = new byte[msg.CalculateSize()];
      Encode(msg, buffer);
    }

這個實例代碼里面, 用了一個static的全局CodedOutputStream, 真正用的時候, 肯定要保證線程安全.

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