几行代码提升.NET应用程序启动速度

几行代码提升.NET应用程序启动速度

• 为什么使用多核JIT技术
• 多核JIT技术原理
• 如何使用多核JIT技术
• • WPF桌面应用程序
  • WinForm桌面应用程序
• 多核JIT使用的实际效果
• • 未使用多核JIT启动耗时
  • 使用多核JIT启动耗时
  • 性能对比

为什么使用多核JIT技术

.NET Framework最早发布于2002年，当时电脑的硬件性能并不强大，.NET Framework的设计人员可能考虑绝大部分电脑都是单核处理器，并未对多核处理器进行足够的优化。随着计算机硬件性能的逐渐提高，之前基于单核处理器设计的.NET Framework已经无法满足用户期望应用程序能够快速启动的愿望，因此设计人员引入了多核JIT技术（Multicore JIT），使用多核JIT技术能提升.NET Framework应用程序的启动速度。

多核JIT技术原理

要看到多核JIT提速的效果，我们需要运行应用程序两次，第一次运行应用程序时（记录模式），JIT编译器将所有需要编译的函数均记录下来，等到CLR启动完毕，将记录的这些方法通过配置文件保存至磁盘。

当第二次运行程序时，程序会预先从磁盘加载配置文件，获取到需要编译的函数，然后在后台线程进行JIT编译，如果是多核处理器，就会在另外的核心上并行编译，因此可能在主线程运行之前即可完成即时编译，从而提升应用程序的启动速度，减少白屏时间。

如何使用多核JIT技术

多核JIT技术可以提升所有基于.net framework 4.5以上应用程序的启动速度，包括但不限于WPF桌面应用程序、WinForm桌面应用程序以及ASP .NET。

WPF桌面应用程序

WPF应用程序只需要在App.xaml.cs中的构造函数添加以下内容：

public App()
{
    CreateProfileOptimization();
}

private static void CreateProfileOptimization()
{
    try
    {
        string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.LocalApplicationData), "MyApp");
        Directory.CreateDirectory(path);
        // 设置JIT profile文件存储的目录
        ProfileOptimization.SetProfileRoot(path);
        // 通过加载指定的profile文件来使能多核JIT
        ProfileOptimization.StartProfile("startup.profile");
    }
    catch (UnauthorizedAccessException)
    {
    }
    catch (IOException)
    {
    }
}

其中MyApp可以替换成你的应用的名称，生成的加速文件存储在C:\Users\用户名\AppData\Local\MyApp目录下。

WinForm桌面应用程序

WinForm应用程序在Program.cs文件中添加以下内容启动多核JIT：

/// <summary>
/// 应用程序的主入口点。
/// </summary>
[STAThread]
static void Main()
{
    CreateProfileOptimization();

    Application.EnableVisualStyles();
    Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
    Application.Run(new Form1());
}

private static void CreateProfileOptimization()
{
    try
    {
        string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.LocalApplicationData), "MyApp");
        Directory.CreateDirectory(path);
        // 设置JIT profile文件存储的目录
        ProfileOptimization.SetProfileRoot(path);
        // 通过加载指定的profile文件来使能多核JIT
        ProfileOptimization.StartProfile("startup.profile");
    }
    catch (UnauthorizedAccessException)
    {
    }
    catch (IOException)
    {
    }
}

多核JIT使用的实际效果

测试条件：

测试程序我们使用开源的OxyPlot图表控件进行测试，测试的OxyPlot版本为2.1.2，通过对WpfExamples进行改造，来评估程序的启动时间，首先需要将项目设置为控制台启动，通过控制台来打印程序的启动时间：

未使用多核JIT启动耗时

我们需要对源码进行一下改造来计算启动耗时，通过Stopwatch来精确计算程序的启动时间，首先在App.xaml.cs中添加以下代码：

/// <summary>
/// Interaction logic for App.xaml
/// </summary>
public partial class App : Application
{
    public static Stopwatch Stopwatch { get; private set; }

    public App()
    {
        Stopwatch = new Stopwatch();
        Stopwatch.Start();
    }
}

在App类的构造函数中初始化Stopwatch并开始计时，然后在主窗体MainWindow.cs的Loaded事件处理函数中停止Stopwatch，并将最终耗时打印在控制台上：

/// <summary>
/// Initializes a new instance of the <see cref="MainWindow" /> class.
/// </summary>
public MainWindow()
{
    this.Loaded += this.MainWindow_Loaded;
    InitializeComponent();
    this.DataContext = this;
    this.Examples = this.GetExamples(this.GetType().Assembly).OrderBy(e => e.Title).ToArray();
}

private void MainWindow_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    App.Stopwatch.Stop();
    Console.WriteLine($"启动耗时{App.Stopwatch.ElapsedMilliseconds}毫秒");
}

在MainWindow的构造函数中，我们订阅了Loaded事件，并在MainWindow_Loaded事件中停止了Stopwatch，从而计算出了应用程序启动的时间，通过10次测试，计算启动的平均耗时，每次耗时及平均耗时见下表所示：

未使用多核JIT启动耗时截图：

使用多核JIT启动耗时

基于原有代码，将App.xaml.cs进行改造，添加多核JIT的支持：

/// <summary>
/// Interaction logic for App.xaml
/// </summary>
public partial class App : Application
{
    public static Stopwatch Stopwatch { get; private set; }

    public App()
    {
        Stopwatch = new Stopwatch();
        Stopwatch.Start();

        CreateProfileOptimization();
    }

    private static void CreateProfileOptimization()
    {
        try
        {
            string path = Path.Combine(Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.LocalApplicationData), "WpfExamples");
            Directory.CreateDirectory(path);
            // 设置JIT profile文件存储的目录
            ProfileOptimization.SetProfileRoot(path);
            // 通过加载指定的profile文件来使能多核JIT
            ProfileOptimization.StartProfile("startup.profile");
        }
        catch (UnauthorizedAccessException)
        {
        }
        catch (IOException)
        {
        }
    }
}

改造完毕后，编译，运行，注意！！！第一次运行速度不会有提升，第二次运行时速度才会提升，同样运行10次，每次运行耗时及平均耗时如下表所示：

使用多核JIT启动耗时截图：

性能对比

未使用多核JIT应用启动平均时间为397.6毫秒，使用多核JIT应用平均启动时间为346.3，启动速度提升了12.9%。由于本次测试使用的电脑配置相对较高，因此差距并不是很大，对于单核性能较弱的电脑，实际测试启动速度提升率会更高，平均提速大约为10%~50%，大家可以自行验证一下。