为什么使用 AddRange 比使用 foreach 循环更快？

Question

var fillData = new List<int>();
for (var i = 0; i < 100000; i++)
     fillData.Add(i);

var stopwatch1 = new Stopwatch();
stopwatch1.Start();

var autoFill = new List<int>();
autoFill.AddRange(fillData);
stopwatch1.Stop();

var stopwatch2 = new Stopwatch();
stopwatch2.Start();

var manualFill = new List<int>();

foreach (var i in fillData)
    manualFill.Add(i);
stopwatch2.Stop();

当我从stopwatch1和stopwatch2中获取4个结果时，stopwatch1的值总是小于stopwatch2的。这意味着addrange比foreach快，有人知道为什么吗？

- HB MAAM

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如果您担心GC敏感的性能问题（即针对移动设备的Unity游戏），AddRange将ToArray()传入的集合，这是一种分配。增加容量并进行手动添加可能会更快。 - Warty

在.NET Core中（不确定是从哪个版本开始），AddRange甚至更快，分配的内存更少。我不知道其中的诀窍，但CPU和内存性能的差异是实质性的。 - nawfal

Answer 1

可能，AddRange 可以检查传递给它的值是否实现了 IList 或 IList<T> 接口。如果是，它可以找出范围中有多少个值，从而知道需要分配多少空间... 而 foreach 循环可能需要重新分配多次。

此外，即使分配完毕，List<T> 也可以使用 IList<T>.CopyTo 将批量复制到基础数组中（对于实现 IList<T> 的范围，当然是这样）。

我猜您会发现，如果您尝试使用 Enumerable.Range(0, 100000) 替换 fillData 中的 List<T>，则两者需要的时间大约相同。

- Jon Skeet

Answer 2

如果您正在使用Add，它会根据需要逐渐调整内部数组的大小（翻倍），从默认的起始大小10（如果我没记错）开始。如果您使用：

var manualFill = new List<int>(fillData.Count);

我预计它会有根本性的改变（不再调整大小/复制数据）。

从反射器来看，AddRange在内部执行此操作，而不是以倍增方式增长：

ICollection<T> is2 = collection as ICollection<T>;
if (is2 != null)
{
    int count = is2.Count;
    if (count > 0)
    {
        this.EnsureCapacity(this._size + count);
        // ^^^ this the key bit, and prevents slow growth when possible ^^^

- Marc Gravell

Answer 3

由于AddRange会检查添加的项的大小并仅一次增加内部数组的大小。

- Kirill Polishchuk

Answer 4

反射器中 List AddRange 方法的反汇编代码如下：

ICollection<T> is2 = collection as ICollection<T>;
if (is2 != null)
{
    int count = is2.Count;
    if (count > 0)
    {
        this.EnsureCapacity(this._size + count);
        if (index < this._size)
        {
            Array.Copy(this._items, index, this._items, index + count, this._size - index);
        }
        if (this == is2)
        {
            Array.Copy(this._items, 0, this._items, index, index);
            Array.Copy(this._items, (int) (index + count), this._items, (int) (index * 2), (int) (this._size - index));
        }
        else
        {
            T[] array = new T[count];
            is2.CopyTo(array, 0);
            array.CopyTo(this._items, index);
        }
        this._size += count;
    }
}

正如你所看到的，有一些优化方法，比如使用EnsureCapacity()函数和Array.Copy()函数。

- Chamindu

Answer 5

使用 AddRange 方法时，集合可以一次性增加数组的大小，并将值复制到其中。

使用 foreach 语句时，集合需要多次增加大小。

增加大小意味着需要复制完整的数组，这需要时间。

- juergen d

Answer 6

这就像是让服务员给你端来10次一杯的啤酒，或是让他一次给你送来10杯。

你认为哪个更快呢 :)

- devdimi

Answer 7

我认为这是内存分配优化的结果。对于AddRange，内存只会分配一次，而在每次遍历时都会进行重新分配。此外，AddRange实现中可能还有一些优化（例如memcpy）。

- ili

Answer 8

在手动添加项目之前，尝试初始化初始列表容量：

var manualFill = new List<int>(fillData.Count); 

- sll

Answer 9

这是因为Foreach循环会逐个添加循环获取的所有值，而AddRange()方法会将获取的所有值作为“块”收集起来，并一次性将该块添加到指定位置。

简单地理解，就像你要从市场带回10件物品，一个一个地带回来还是一次性全部带回来更快。

- jungNitesh