Span 和 Memory 是 C# 7.2 引入的高性能内存操作类型:Span 是栈限定的轻量切片,零分配操作连续内存;Memory 是其可逃逸版本,支持异步和跨作用域使用,二者共同降低 GC 压力、提升访问效率。

Span
Span:栈友好的、轻量级的连续内存切片
Span
- 从数组创建:Span
span = array.AsSpan(); 或 span = array.AsSpan(2, 3);(从索引 2 开始取 3 个元素) - 从栈内存创建:Span
stackSpan = stackalloc byte[1024]; - 支持切片、索引、长度访问,语法和数组几乎一样:span[0] = 42; var sub = span.Slice(10, 5);
- 注意:不能用于异步方法体内部直接持有(因为生命周期受限于当前栈帧),需配合 Memory
过渡
Memory:可跨作用域、可异步使用的“安全 Span”
Memory
- 从数组创建:Memory
mem = array.AsMemory(); - 获取 Span 进行实际操作:Span
span = mem.Span; (此时仍在当前作用域内) - 异步场景示例:async Task ProcessAsync(Memory
data) { await DoWork(); var span = data.Span; /* 处理 */ } - 适合搭配 ArrayPool
使用,复用缓冲区:var rented = ArrayPool .Shared.Rent(4096); try { var mem = rented.AsMemory(); /* 使用 */ } finally { ArrayPool .Shared.Return(rented); }
常见高性能场景与写法
Span/Memory 真正发力的地方,是替代传统字符串拆分、字节处理、序列化/解析等易触发分配的操作。
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字符串解析不分配:用 ReadOnlySpan
替代 string.Substring()。例如解析 CSV 行:ReadOnlySpan line = "a,b,c".AsSpan(); int i = line.IndexOf(','); —— 没有新字符串产生 -
字节处理零拷贝:网络包或文件读取后,直接用 ReadOnlyMemory
传给解码器,再用 Span 写入目标缓冲区,全程无 new byte[] - 避免 ToArray()/ToArrayAsync():LINQ 中的 ToArray 创建新数组;改用 Span 可就地遍历或用 Memory + ArrayPool 复用
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自定义序列化器首选:System.Text.Json 和 Protobuf-net v3 都深度依赖 Span
实现极致性能
注意事项与避坑点
强大但有约束,用错会编译失败或运行时报错。
- Span
不能存储在堆对象中(比如 class 字段),也不能作为 async 方法的局部变量被 await 后继续使用 - Memory
虽可跨 await,但其底层数据仍可能被释放(比如 ArrayPool.Return 后又误用),务必确保生命周期可控 - 不要对同一块内存同时持有多个可变 Span(如 Span
和 Span 重叠),可能引发类型混淆(Type Safety)问题 - 调试时 Span/Memory 在 VS 中显示为“{Length = 10}”,不展开内容 —— 这是正常现象,可用 span.ToArray() 临时转成数组查看(仅调试,勿上线)
基本上就这些。Span 和 Memory 不是炫技,而是让 C# 真正具备系统级控制力的关键拼图。从替换 Substring、避免 ToArray 开始,慢慢把关键路径“Span 化”,性能提升会非常实在。











