读取流：Byte[] vs Memory<Byte> vs Span<Byte>

Question

这两者之间的基本区别是什么：

var buffer = new byte[8192];
var bytesRead = Stream.Read(buffer, 0, buffer.Length);

var buffer = new byte[8192];
var span = new Span<byte>(buffer);
var bytesRead = Stream.Read(span);

var buffer = new byte[8192];
var memory = new Memory<byte>(buffer);
var bytesRead = Stream.ReadAsync(memory).Result;

除了它们都是不同的对象类型，以及唯一一个接受Memory<Byte>的Stream.Read()方法当然是ReadAsync()，这是显而易见的事实。

为什么我会选择byte[]、Span<byte>或Memory<byte>中的任何一种？我如何决定哪种最适合我的情况？

- cogumel0

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请参阅 https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/memory-and-spans/memory-t-usage-guidelines。 - Julian

@Julian 谢谢你提供的链接，不过我已经看过那篇文档，还是不太清楚这两者之间的区别以及何时该使用哪一个。特别是因为文档只关注抽象实现（Span<T> 和 Memory<T>），没有真实的用例或在此情况下与 byte[] 的比较。 - cogumel0

你需要选择你需要的那个。例如，如果你有一个字节数组，你会使用字节数组版本，而如果你有一个Memory/Span，你会使用那个。当然，现在也有从数组到Span的隐式转换，大多数字节数组方法只是转发到Span方法。如果你正在设计API，你应该使用像Memory或Span这样的抽象，以便给你的调用者一个选择。Span可以是零分配，也可以是未管理内存的包装器或其他东西。而字节数组始终只是一个字节数组（通常是一个分配，除非使用Array pool）。 - pinkfloydx33

是你的其他代码使用接收到的字节来确定哪种方法更好，所以我认为目前的问题无法引导出有意义的讨论。 - Lex Li

@pinkfloydx33 我希望有一个单一类型可以抽象IntPtr、byte*、Memory<Byte>、Span<Byte>、Byte[]以及之间的所有其他类型（如ArraySegment<Byte>、IList<Byte>、IReadOnlyList<Byte>等）等等... 叹气 - Dai

Answer 1

假设这个问题是关于内存/跨度/数组而不是Read/ReadAsync的，那么在这个示例中没有根本性的区别。

区别在于Memory/Span是内存的抽象，有点像安全指针。它们可以表示常规的C＃数组，也可能表示未经处理的内存。它们还可以表示另一种类型的内存。因此，如果某些代码将数据加载到字节数组中，则可以将其转换为int数组而无需进行大量复制。如果您不想让方法访问所有数据，则它还支持切片。

Memory和Span之间的区别主要在于Span更有效率，但在使用方式上有一些限制。

因此，请使用适合您拥有的数据的类型。如果您正在设计API，则通常最好选择最通用类型，即Span/ReadOnlySpan，并可能添加方便的重载或扩展方法。

- JonasH

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实际上文档中说Memory可以指向未托管的内存，但在Net 6.0中却没有允许这样做的构造函数。这真是一种抽象。 - cineam mispelt