.NET 10 性能突破：持续优化才是质变关键

小码编匠
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前言

2025年11月12日，微软在.NET Conf 2025上正式发布了.NET 10。作为新一代长期支持（LTS）版本，它将获得长达三年的官方安全与服务支持，直至2028年11月10日。

官方称其为"迄今为止最高效、最现代、最安全、最智能、性能最高的 .NET 版本"。这并非营销话术——从底层运行时到高层语言特性，.NET 10通过数百项细微而精准的优化，在万亿次代码执行中累积出显著的性能飞跃。

软件性能的提升，往往不来自某个惊天动地的突破，而源于对细节的持续打磨。就像十九世纪的"冰王"弗雷德里克，靠改良绝缘材料、优化切割与物流，让冰块跨越半个地球抵达印度。

.NET 10的进化逻辑亦是如此：没有单一革命，只有系统性的微优化。这些优化看似微小——每次节省几纳秒、几十字节——却在高频调用场景下产生复合效应，最终带来质的飞跃。

一、LINQ 的语义级优化

传统 LINQ 是机械执行操作链，而 .NET 10 让它"理解意图"。

例如，当开发写 OrderBy(...).Contains(...) 时，运行时会意识到"排序后再查找"实属多余，直接跳过排序步骤，直奔源数据搜索。

// dotnet run -c Release -f net9.0 --filter "*" --runtimes net9.0 net10.0
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Tests).Assembly).Run(args);
[MemoryDiagnoser(displayGenColumns: false)]
[HideColumns("Job", "Error", "StdDev", "Median", "RatioSD")]
public partial class Tests
{
    private IEnumerable<int> _source = Enumerable.Range(0, 1000).ToArray();
    [Benchmark]
    public bool AppendContains() => _source.Append(100).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool ConcatContains() => _source.Concat(_source).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool DefaultIfEmptyContains() => _source.DefaultIfEmpty(42).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool DistinctContains() => _source.Distinct().Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool OrderByContains() => _source.OrderBy(x => x).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool ReverseContains() => _source.Reverse().Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool UnionContains() => _source.Union(_source).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool SelectManyContains() => _source.SelectMany(x => _source).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool WhereSelectContains() => _source.Where(x => true).Select(x => x).Contains(999);
}

结果令人震撼：DistinctContains 耗时从 16,967 ns 降至 47 ns，内存从 58KB 降至 64 字节；OrderByContains 从 12,884 ns 降至 50 ns。这种优化本质是算法复杂度的降维——从 O(N log N) 回归 O(N)。

MethodRuntimeMeanRatioAllocatedAlloc Ratio
DistinctContains.NET 9.016,967.31 ns1.00058656 B1.000
DistinctContains.NET 10.046.72 ns0.00364 B0.001
OrderByContains.NET 9.012,884.28 ns1.00012280 B1.000
OrderByContains.NET 10.050.14 ns0.00488 B0.007

二、委托与局部函数的零分配优化

闭包和委托曾是性能"黑洞"。.NET 10 的 JIT 编译器通过逃逸分析，发现委托未被外部引用时，直接内联调用，避免对象分配。

// dotnet run -c Release -f net9.0 --filter "*" --runtimes net9.0 net10.0
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
[DisassemblyDiagnoser]
[MemoryDiagnoser(displayGenColumns: false)]
public partial class Tests
{
    [Benchmark]
    [Arguments(42)]
    public int Sum(int y)
    {
        Func<int, int> addY = x => x + y;
        return DoubleResult(addY, y);
    }
    private int DoubleResult(Func<int, int> func, int arg)
    {
        int result = func(arg);
        return result + result;
    }
}

执行时间从 19.53 ns 降至 6.68 ns，内存从 88 B 降至 24 B。类似地，局部函数中的数组也被优化为栈分配，彻底消除堆分配。

三、去虚拟化与类型细化

过去，数组通过接口（如 IList< T>）访问时无法去虚拟化，导致 for 循环比 foreach 更慢。.NET 10 修复了这一反直觉现象。

private ReadOnlyCollection<int> _list = new(Enumerable.Range(1, 1000).ToArray());
[Benchmark]
public int SumForLoop()
{
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < _list.Count; i++)
    {
        sum += _list[i]; // .NET 9: 1000 次虚拟调用
    }
    return sum;
}

优化后，SumForLoop 性能提升 68%，LINQ 查询也因此受益。SkipTakeSum 从 3.525 μs 降至 1.773 μs。

同时，JIT 能识别 IEnumerable< int> 实际是 int[]，从而生成具体类型代码：

private static readonly IEnumerable<int> s_values = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
[Benchmark]
public int Sum()
{
    int sum = 0;
    foreach (int value in s_values) sum += value;
    return sum;
}

执行时间从 16.34 ns 降至 2.06 ns，内存分配归零。

四、线程池调度

"同步包装异步"常导致线程池死锁。.NET 10 在线程即将阻塞时，主动将本地队列任务移交全局队列，避免关键任务被无限延迟。

// 模拟高负载下的线程池僵局
ThreadPool.SetMaxThreads(numThreads, 1);
// ... 提交阻塞任务与干扰任务

在 .NET 9 中超时 20 秒的任务，.NET 10 仅需 4 毫秒完成。

五、硬件级大数运算与容器遍历优化

UInt128 除法利用 CPU 的 DivRem 指令，性能提升近 50 倍：

MethodRuntimeMeanRatio
Divide.NET 9.027.3112 ns1.00
Divide.NET 10.00.5522 ns0.02

Stack、Queue、ConcurrentDictionary 的枚举器也全面重构。以 Stack 为例，MoveNext 的分支从 5 个减至 1 个，SumDirect 性能提升 81%，代码体积缩小 83%。

总结

.NET 10 的性能进步，不是靠炫技，而是源于对"不做无用功"的极致追求。它让编译器从"代码执行者"变为"意图理解者"，让运行时从"被动响应"转向"主动预测”。这种系统性思维，不仅提升了数字指标，更重塑了高性能开发的默认体验——开发无需手动优化，即可享受接近底层的效率。

对于广大 .NET 开发而言，升级到 .NET 10 不仅意味着更长的支持周期，更是一次"免费”的性能红利。

关键词

.NET 10、性能优化、LINQ、去虚拟化、JIT、线程池、委托内联、栈分配、UInt128、容器遍历

最后

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