C#性能优化：延迟初始化Lazy

1. 概述

我们创建某一个对象需要很大的消耗，而这个对象在运行过程中又不一定用到，为了避免每次运行都创建该对象，这时候延迟初始化（也叫延迟实例化）就出场了。

延迟初始化出现于.NET 4.0，主要用于提高性能，避免浪费计算，并减少程序内存要求。也可以称为，按需加载。

2. 基本语法

Lazy<T> xx = new Lazy<T>();//xx代表变量名

3. 举例实现

首先创建一个Student类，代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace LazyTest
{
    class Student
    {
        public Student()
        {
            this.Name = "DefaultName";
            Console.WriteLine("调用Student的构造函数");
        }

        public string Name { get; set; }
    }
}

创建一个控制台程序，代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace LazyTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Lazy<Student> student = new Lazy<Student>();
            if (!student.IsValueCreated)
            {
                Console.WriteLine("Student未初始化");
            }
            Console.WriteLine(student.Value.Name);
            if (student.IsValueCreated)
            {
                Console.WriteLine("Student已经初始化");
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

设置断点调试后发现，在new完之后，student的IsValueCreated的值是false，value的值是null

接着往下走，调用到Name属性时，student的IsValueCreated的值是true，value的值已经不为null了

运行结果：

结果可以看出，Student是在输出Name属性才进行初始化的，也就是在第一次使用时才会去初始化，这样就可以达到减少消耗的目的。

这个例子很简单，也是Lazy<T>最基本的使用方式。我们还可以使用 Lazy<T> 的重载函数 Lazy<T> (Func<T>) 传入一个带返回值的委托来设置延迟初始化对象的属性值。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace LazyTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Lazy<Student> student = new Lazy<Student>(() => new Student { Name = "SetName" });
            if (!student.IsValueCreated)
            {
                Console.WriteLine("Student未初始化");
            }
            Console.WriteLine(student.Value.Name);
            if (student.IsValueCreated)
            {
                Console.WriteLine("Student已经初始化");
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

运行结果：

注：Lazy<T> 对象初始化默认是线程安全的，在多线程环境下，第一个访问 Lazy<T> 对象的 Value 属性的线程将初始化 Lazy<T> 对象，以后访问的线程都将使用第一次初始化的数据。

4. 自我分析

Lazy实现的原理应该是简单的，只是单独做了一个封装的类而已，下面是我们自我猜测的主要源码：

 public class MyLazy<T> where T : new()
    {
        private static object _lock = new object();

        private bool _isValueCreated = false;

        private T _value = default(T);
       public bool IsValueCreated
        {
            get
            {
                return _isValueCreated;
            }
        }

        public T Value
        {
            get
            {
                _isValueCreated = true;
                Monitor.Enter(_lock);
                if (_value==null)
                {
                    _value = new T();
                }
                Monitor.Exit(_lock);
                return _value;             
            }
        }

    }

测试：

 public class People
    {    
        public People()
        {
            Console.WriteLine("被构造了");
        }
        public string Name { get; set; }
    }

 public static class Test
    {
        static void Main()
        {
            MyLazy<People> lazy = new MyLazy<People>();
            Console.WriteLine(lazy.IsValueCreated);    //False      
            var p = lazy.Value.Name;  //被构造了
            Console.WriteLine(lazy.IsValueCreated);  //True
            Console.ReadKey();  
        }
    }

当然了，这只是最简单的一种情况，然后我想到了源码中应该还会考虑到类的单例，私有构造的各种情况。然后我用人家微软封装好的 Lazy做个测试吧。哎呀，官方的这咋还报错呢！

 public static class Test
    {
        static void Main()
        {
            Lazy<People> lazy = new Lazy<People>();

            var te = lazy.Value.Name;
            Console.ReadKey();
        }
    }
    public class People
    {
        private People()
        {
            Console.WriteLine("被构造了");
        }
        public string Name { get; set; }
    }

结果：

那我去看看Lazy的源码，找吐槽点了

5. 应用场景

有一个对象的创建开销很大，而程序可能不会使用它。例如，假定您的程序在启动时加载若干个对象实例，但只有一些对象实例需要立即执行。通过将不必要的对象的初始化延迟到已创建必要的对象之后，可以提高程序的启动性能。

参考文献：https://blog.csdn.net/yinghuolsx/article/details/73824220