引言
隨著 .NET 10 預覽版6的發布，微軟在運行時層面帶來了一系列重要的性能改進和新功能。這些改進主要集中在JIT編譯器優化、硬件指令集支持、內存管理等方面，旨在進一步提升應用程序的執行效率和資源利用率。本文將詳細解析這些運行時增強功能，包括JIT編譯器改進、AVX10.2支持、堆棧分配優化、NativeAOT類型預初始化器改進以及Arm64寫入屏障改進等核心內容。
正文內容
JIT 編譯器改進
.NET 10 中的JIT編譯器引入了多項重要優化，顯著提升了代碼生成質量和執行效率。
結構參數代碼生成優化
JIT編譯器現在能夠更好地處理共享寄存器的值存儲。當需要將結構成員打包到單個寄存器中時，編譯器可以直接將優化成員存儲到共享寄存器，而無需先存儲到內存再加載。以Point結構為例：
struct Point
{public long X;public long Y;public Point(long x, long y){X = x;Y = y;}
}[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
private static void Consume(Point p)
{Console.WriteLine(p.X + p.Y);
}private static void Main()
{Point p = new Point(10, 20);Consume(p);
}
在x64架構上，生成的匯編代碼直接通過寄存器傳遞Point成員：
Program:Main() (FullOpts):mov edi, 10mov esi, 20tail.jmp [Program:Consume(Program+Point)]
當Point成員改為int類型時，編譯器也能直接在共享寄存器中打包參數：
Program:Main() (FullOpts):mov rdi, 0x140000000Atail.jmp [Program:Consume(Program+Point)]
這種優化消除了不必要的內存操作，顯著提升了性能。
循環反轉優化
JIT編譯器現在采用基于圖形的循環識別實現，能夠更準確地處理自然循環。它將while循環轉換為do-while形式：
if (loopCondition)
{do{// loop body} while (loopCondition);
}
這種轉換改善了代碼布局，為后續的循環優化（如循環展開和克隆）創造了更好的條件。
數組接口方法反虛擬化
.NET 10擴展了JIT去虛擬化能力，現在可以處理數組接口方法。這使得以下兩種代碼形式能夠獲得相似的優化效果：
// 直接數組訪問
static int Sum(int[] array)
{int sum = 0;for (int i = 0; i < array.Length; i++){sum += array[i];}return sum;
}// 通過IEnumerable接口訪問
static int Sum(int[] array)
{int sum = 0;IEnumerable<int> temp = array;foreach (var num in temp){sum += num;}return sum;
}
JIT現在能夠識別數組接口實現，消除虛擬調用開銷，并應用內聯和堆棧分配等優化。
AVX10.2 支持
.NET 10為x64處理器引入了AVX10.2指令集支持。新硬件指令可通過System.Runtime.Intrinsics.X86.Avx10v2類訪問。不過目前相關硬件尚未普及，因此該功能默認處于禁用狀態。AVX10.2擴展了向量處理能力，為數值計算密集型應用提供了更強大的硬件加速支持。
堆棧分配
堆棧分配是減少GC壓力的重要優化手段，.NET 10在此方面有多項改進。
值類型數組堆棧分配
對于小型固定大小的值類型數組，如果其生命周期不超過父方法，JIT現在會在堆棧上分配它們：
static void Sum()
{int[] numbers = {1, 2, 3};int sum = 0;for (int i = 0; i < numbers.Length; i++){sum += numbers[i];}Console.WriteLine(sum);
}
編譯器能識別numbers數組的固定大小和有限生命周期，直接在堆棧上分配。
引用類型數組堆棧分配
這一優化現在也擴展到引用類型的小型數組：
static void Print()
{string[] words = {"Hello", "World!"};foreach (var str in words){Console.WriteLine(str);}
}
當確定數組不會逃逸方法范圍時，JIT會選擇堆棧分配而非堆分配。
轉義分析增強
.NET 10改進了轉義分析，現在能正確處理結構字段引用：
public class Program
{struct GCStruct{public int[] arr;}public static void Main(){int[] x = new int[10];GCStruct y = new GCStruct() { arr = x };return y.arr[0];}
}
只要結構體本身不逃逸，其字段引用的對象也不再被標記為逃逸，這使得更多對象可以堆棧分配。
委托堆棧分配
對于不會逃逸當前范圍的委托，JIT現在也能進行堆棧分配：
public static int Main()
{int local = 1;int[] arr = new int[100];var func = (int x) => x + local;int sum = 0;foreach (int num in arr){sum += func(num);}return sum;
}
生成的匯編代碼顯示Func對象被分配在堆棧上，減少了堆分配開銷。
NativeAOT 類型預初始化器改進
NativeAOT的類型預初始化器現在支持所有conv.*和neg操作碼變體。這意味著包含類型轉換或取反操作的方法也能進行預初始化，進一步優化AOT編譯后的啟動性能。這項改進使得更多類型的方法可以在編譯時完成初始化工作，減少運行時開銷。
Arm64 寫入屏障改進
.NET 10為Arm64架構帶來了寫入屏障實現的重大改進。垃圾回收器使用寫入屏障來跟蹤代際引用，新的實現能更準確地處理GC區域：
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動態切換：與x64類似，Arm64現在可以在不同寫入屏障實現間動態切換，平衡寫入速度和收集效率。
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性能提升：基準測試顯示，采用新的GC默認設置后，GC暫停時間改善了8%到超過20%。
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區域精確性：新的默認實現更精確地處理GC區域，雖然略微影響寫入吞吐量，但顯著提高了收集效率。
結論
.NET 10運行時帶來了多方面的性能優化和新功能支持。JIT編譯器的改進包括結構參數處理、循環優化和接口反虛擬化等，顯著提升了代碼生成質量。AVX10.2支持為未來硬件做好了準備。堆棧分配優化擴展到了引用類型數組和委托，減少了GC壓力。NativeAOT預初始化器支持更多操作類型，改善了啟動性能。Arm64平臺的寫入屏障實現現在與x64保持同等靈活性，并帶來了顯著的GC暫停時間改進。這些增強功能共同使.NET 10成為性能更高、效率更好的運行時平臺，為各類應用程序提供了更好的執行環境。
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