Что такое боксинг и анбоксинг

Boxing и unboxing — что быстрее?

Код примера доступен на github, поэтому приглашаю всех желающих сообщить о своих результатах измерений в комментариях.

Теория

Операция упаковки boxing характеризуется выделением памяти в управляемой куче (managed heap) под объект value type и дальнейшее присваивание указателя на этот участок памяти переменной в стеке.

Распаковка unboxing, напротив, выделяет память в стеке выполнения под объект, полученный из управляемой кучи с помощью указателя.

Казалось бы, в обоих случаях выделяется память и особой разницы быть не должно, если бы не одно но- крайне важной деталью является область памяти.

Как заметил blanabrother в комментариях, при выделении памяти/копировании значения в managed heap отсутствует процесс поиска свободного участка памяти и её возможная фрагментация ввиду инкриминирующегося указателя и дальнейшей её компактификации с использованием GC. Однако, опираясь на следующие измерения скорости выделения памяти в C++ посмею предположить, что область (тип) памяти является основной причиной такой разницы в производительности.

В случае же с распаковкой, память выделяется в стеке выполнения, который содержит указатель на свой конец, по совместительству являющийся началом участка памяти под новый объект.

Вывод из этого я делаю такой, что процесс упаковки должен занимать значительно больше времени, чем распаковки, ввиду возможных side effects связанных с GC и медленной скоростью выделения памяти/копирования значения в managed heap.

Практика

Для проверки этого утверждения я набросал 4 небольшие функции: 2 для boxing и 2 для unboxing типов int и struct.

Для замера производительности была использована библиотека BenchmarkDotNet в режиме Release (буду рад если DreamWalker подскажет, каким образом сделать данные замеры более объективными). Далее представлен результат измерений:

Сразу оговорюсь, что не могу быть твёрдо уверен в отсутствии оптимизаций компилятором итогового кода, однако, судя по IL коду, каждая из функций содержит проверяемую операцию в единственном числе.

Измерения проводились на нескольких машинах с разным кол-вом LoopCount, однако, скорость распаковки из раза в раз превосходила упаковку в 3-8 раз.

Источник

Упаковка-преобразование и распаковка-преобразование (Руководство по программированию на C#)

Упаковка представляет собой процесс преобразования типа значения в тип object или в любой другой тип интерфейса, реализуемый этим типом значения. Когда тип значения упаковывается общеязыковой средой выполнения (CLR), он инкапсулирует значение внутри экземпляра System.Object и сохраняет его в управляемой куче. Операция распаковки извлекает тип значения из объекта. Упаковка является неявной; распаковка является явной. Понятия упаковки и распаковки лежат в основе единой системы типов C#, в которой значение любого типа можно рассматривать как объект.

Затем можно выполнить операцию распаковки объекта o и присвоить его целочисленной переменной i :

Следующий пример иллюстрирует использование упаковки в C#.

Производительность

По сравнению с простыми операциями присваивания операции упаковки и распаковки являются весьма затратными процессами с точки зрения вычислений. При выполнении упаковки типа значения необходимо создать и разместить новый объект. Объем вычислений при выполнении операции распаковки, хотя и в меньшей степени, но тоже весьма значителен. Дополнительные сведения см. в разделе Производительность.

Упаковка

Упаковка используется для хранения типов значений в куче со сбором мусора. Упаковка представляет собой неявное преобразование типа значения в тип object или в любой другой тип интерфейса, реализуемый этим типом значения. При упаковке типа значения в куче выделяется экземпляр объекта и выполняется копирование значения в этот новый объект.

Рассмотрим следующее объявление переменной типа значения.

Можно также выполнять упаковку явным образом, как в следующем примере, однако явная упаковка не является обязательной.

Пример

Распаковка

Распаковка является явным преобразованием из типа object в тип значения или из типа интерфейса в тип значения, реализующего этот интерфейс. Операция распаковки состоит из следующих действий:

проверка экземпляра объекта на то, что он является упакованным значением заданного типа значения;

копирование значения из экземпляра в переменную типа значения.

В следующем коде показаны операции по упаковке и распаковке.

На рисунке ниже представлен результат выполнения этого кода.

Для успешной распаковки типов значений во время выполнения необходимо, чтобы экземпляр, который распаковывается, был ссылкой на объект, предварительно созданный с помощью упаковки экземпляра этого типа значения. Попытка распаковать null создает исключение NullReferenceException. Попытка распаковать ссылку на несовместимый тип значения создает исключение InvalidCastException.

Пример

При выполнении этой программы выводится следующий результат:

Specified cast is not valid. Error: Incorrect unboxing.

При изменении оператора:

будет выполнено преобразование со следующим результатом:

Спецификация языка C#

Дополнительные сведения см. в спецификации языка C#. Спецификация языка является предписывающим источником информации о синтаксисе и использовании языка C#.

Источник

Что такое упаковка и распаковка(boxing/unboxing)?

Что это вообще такое упаковка и распаковка (boxing/unboxing) и зачем она нужна?

Был бы рад примерам.

3 ответа 3

их нельзя помещать в коллекции и прочее.

Для того, чтобы обойти это неудобство, для всех примитивных типов существуют соответствующие классы-оболочки, объекты которых могут хранить значения примитивных типов, но обладает всеми свойствами нормальных объектов:

В тех случаях, когда по контексту требуются объекты (присваивание, вызов метода с передачей параметров), а мы используем значения примитивных типов (переменные или выражения типа 2 * 3), всегда происходит автоупаковка.

В версиях ниже JDK 1.5 было не легко преобразовывать примитивные типы данных, такие как int, char, float, double в их классы оболочки Integer, Character, Float, Double. Начиная с версии JDK 5 эта функция, преобразования примитивных типов в эквивалентные объекты, реализована автоматически. Это свойство известно как Автоупаковка(Autoboxing). Обратный процесс соответственно – Распаковка(Unboxing) т.е. процесс преобразования объектов в соответствующие им примитивные типы.

Пример кода для автоупаковки и распаковки представлен ниже:

Когда используется автоупаковка и распаковка?

Автоупаковка применяется компилятором Java в следующих условиях:

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками java java-faq или задайте свой вопрос.

Связанные

Похожие

Подписаться на ленту

Для подписки на ленту скопируйте и вставьте эту ссылку в вашу программу для чтения RSS.

дизайн сайта / логотип © 2021 Stack Exchange Inc; материалы пользователей предоставляются на условиях лицензии cc by-sa. rev 2021.12.9.40958

Нажимая «Принять все файлы cookie» вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.

Источник

Что такое упаковка и распаковка?

К примеру, здесь мы имеем следующий пример упаковки:

А вот состояние памяти в момент произведения операции:

Чтобы сохранить значение «123» в виде объекта, в куче создается «упаковка», куда впоследствии и перемещаются данные.

Когда же производится распаковка:

Вот что происходит с памятью:

Значение «123» было изъято из упаковки и помещено назад в область стека.

Как вы можете себе представить, сии операции могут быть достаточно ресурсоемкими.

Тема связана со специальностями:

Давайте рассмотрим IL

Когда мы производим подобный анализ производительности, часто бывает полезно заглянуть непосредственно в Intermediate Language (IL).

Теперь скомпилируем приложение и при помощи утилитки ILSpy посмотрим его код внутри EXE.

Как только EXE-файл будет открыт в ILSpy, пронавигируемся к методу Main, выбрав «IL with C#».

Это де-факто способ, которым операции упаковки и распаковки представлены в IL.

Когда стоит производить упаковку и распаковку?

Код в примере выше скорее всего вам покажется наивным, и вы можете подумать: «Эй, что за вздор! Я никогда не буду такого делать». Что же, в большинстве случаев это действительно так. Но данные в нашем приложении часто упаковываются и распаковываются, когда мы об этом даже не догадываемся.

Гетерогенные коллекции

К примеру, старая школа до сих пор может похвастаться ArrayList.

Метод добавления элемента здесь, как можно отметить, принимает object-параметр.

Таким образом, и здесь производится наша излюбленная упаковка.

Впрочем, подобное кануло в лету с приходом обобщений и обобщенных коллекций.

Конкатенация строк

Другой интересный пример в виде конкатенации строк.

Эта операция требует наличия метода String.Concat, который принимает два object-параметра.

Видео курсы по схожей тематике:

C# Базовый (ООП) 2021

How to C# Углубленный

Дабы избежать подобных ситуаций, нам достаточно просто немного изменить код, используя на переменной типа int метод ToString (и здесь стоит проигнорировать сообщение ReSharper о том, что операция бессмысленна:) ).

И все! Никакой упаковки больше нет.

Производительность

Как мы уже говорили, упаковка и распаковка требуют определенных затрат производительности. В случае с конкатенацией строк, выигрыш от применения ToString весьма незначителен. Именно потому, как я упомянул выше, даже ReSharper не советовал нам делать подобное:

В этом случае гораздо лучше сохранить читабельность кода без ToString.

Целесообразность оптимизации появляется, как правило, тогда, когда операции упаковки и распаковки предстоит производить в цикле сотни и тысячи раз. В этом случае время выполнения кода с упаковкой может составлять порядка 150 процентов от времени исполнения кода без нее (вы можете сами создать тестовое приложение и сравнить требуемый промежуток времени).

Упакованные значения могут также требовать больше памяти, чем значения в стеке. Копирование значений в/из стека также требует своих затрат. Согласно MSDN, упаковка может занимать порядка 20 раз больше времени, нежели простое присвоение. В то время как распаковка примерно в 4 раза медленней простого присвоения.

Итак. зачем же тогда вообще нужно использовать упаковку и распаковку?

Упаковка и распаковка настолько распространены, что мы не может избежать их полностью. Мы должны знать принцип их работы, чтобы минимизировать их использование, но к этому нужно подходить разумно. Не тратьте свое время на постоянную оптимизацию кода, частую проверку через IL, чтобы убедиться, дабы ни одна лишняя операция упаковки не была использована. Помните, что чистота и простота чтения кода иногда значительно более важна, нежели незаметное, мельчайшее ускорение работы программы.

Бесплатные вебинары по схожей тематике:

Методы вычисления математических формул для программиста

Подведем итоги

В сегодняшнем уроке мы рассмотрели, что такое упаковка и распаковка, как она представлена в IL-коде, и какое влияние на производительность они имеют. Искренне надеюсь, моя статья сумела прояснить некоторые общие концепции, хотя бы чуть-чуть. 🙂

Источник

BestProg

Упаковка и распаковка. Необходимость (преимущества) применения обобщений. Повышение типовой безопасности с помощью обобщений

Содержание

Поиск на других ресурсах:

1. Понятие упаковки (boxing) и распаковки (unboxing)

Допускается также использовать переменную типа object в правой части оператора присваивания:

Но в этом случае нужно указывать явное приведение типов, как видно из строки

иначе будет ошибка на этапе компиляции.

Если переменная типа object используется в левой части оператора присваивания, то компилятор выполняет так называемую упаковку. Если переменная или значение типа object используется в правой части оператора присваивания, то компилятор выполняет распаковку.

Использование обобщений вместо использования типа object дает следующие преимущества:

В следующих пунктах эти преимущества рассматриваются более подробно.

2.1. Преимущество 1. Отсутствие явного приведения типа

Если используется обобщение, то не нужно выполнять явное приведение типов в операции присваивания как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Отличие в явном приведении к типу int между обобщением и типом object

2.2. Преимущество 2. Обеспечение типовой безопасности в обобщениях

При использовании класса object в качестве типа можно допустить ошибку, которая на этапе компиляции не будет обнаружена. Эта ошибка окажется на этапе выполнения, что неприемлемо.

В случае с классом ObjectClass ошибки на этапе компиляции не возникает. Эта ошибка вызовет исключительную ситуацию на этапе выполнения.

Рисунок 2. Особенности выявления ошибки компилятором для обобщенного и необобщенных класса

2.3. Преимущество 3. Повышение производительности

Использование обобщенных классов дает большую производительность (быстродействие) по сравнению с необобщенными. При присвоении значения типа object другим типам и наоборот, компилятор выполняет упаковку и распаковку (смотрите п. 1). Этот процесс требует больше временных затрат чем использование обобщений. В случае с обобщениями формируется типизированный код с привязкой к конкретному типу, который выполняется быстрее.

Источник