.NET 10 性能突破：持续优化才是质变关键

前言

2025年11月12日，微软在.NET Conf 2025上正式发布了.NET 10。作为新一代长期支持（LTS）版本，它将获得长达三年的官方安全与服务支持，直至2028年11月10日。

官方称其为"迄今为止最高效、最现代、最安全、最智能、性能最高的 .NET 版本"。这并非营销话术------从底层运行时到高层语言特性，.NET 10通过数百项细微而精准的优化，在万亿次代码执行中累积出显著的性能飞跃。

软件性能的提升，往往不来自某个惊天动地的突破，而源于对细节的持续打磨。就像十九世纪的"冰王"弗雷德里克，靠改良绝缘材料、优化切割与物流，让冰块跨越半个地球抵达印度。

.NET 10的进化逻辑亦是如此：没有单一革命，只有系统性的微优化。这些优化看似微小------每次节省几纳秒、几十字节------却在高频调用场景下产生复合效应，最终带来质的飞跃。

一、LINQ 的语义级优化

传统 LINQ 是机械执行操作链，而 .NET 10 让它"理解意图"。

例如，当开发写 OrderBy(...).Contains(...) 时，运行时会意识到"排序后再查找"实属多余，直接跳过排序步骤，直奔源数据搜索。

cs 复制代码

// dotnet run -c Release -f net9.0 --filter "*" --runtimes net9.0 net10.0
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Tests).Assembly).Run(args);
[MemoryDiagnoser(displayGenColumns: false)]
[HideColumns("Job", "Error", "StdDev", "Median", "RatioSD")]
public partial class Tests
{
    private IEnumerable<int> _source = Enumerable.Range(0, 1000).ToArray();
    [Benchmark]
    public bool AppendContains() => _source.Append(100).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool ConcatContains() => _source.Concat(_source).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool DefaultIfEmptyContains() => _source.DefaultIfEmpty(42).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool DistinctContains() => _source.Distinct().Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool OrderByContains() => _source.OrderBy(x => x).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool ReverseContains() => _source.Reverse().Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool UnionContains() => _source.Union(_source).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool SelectManyContains() => _source.SelectMany(x => _source).Contains(999);
    [Benchmark]
    public bool WhereSelectContains() => _source.Where(x => true).Select(x => x).Contains(999);
}

结果令人震撼：DistinctContains 耗时从 16,967 ns 降至 47 ns，内存从 58KB 降至 64 字节；OrderByContains 从 12,884 ns 降至 50 ns。这种优化本质是算法复杂度的降维------从 O(N log N) 回归 O(N)。

Method	Runtime	Mean	Ratio	Allocated	Alloc Ratio
DistinctContains	.NET 9.0	16,967.31 ns	1.000	58656 B	1.000
DistinctContains	.NET 10.0	46.72 ns	0.003	64 B	0.001
OrderByContains	.NET 9.0	12,884.28 ns	1.000	12280 B	1.000
OrderByContains	.NET 10.0	50.14 ns	0.004	88 B	0.007

二、委托与局部函数的零分配优化

闭包和委托曾是性能"黑洞"。.NET 10 的 JIT 编译器通过逃逸分析，发现委托未被外部引用时，直接内联调用，避免对象分配。

cs 复制代码

// dotnet run -c Release -f net9.0 --filter "*" --runtimes net9.0 net10.0
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
[DisassemblyDiagnoser]
[MemoryDiagnoser(displayGenColumns: false)]
public partial class Tests
{
    [Benchmark]
    [Arguments(42)]
    public int Sum(int y)
    {
        Func<int, int> addY = x => x + y;
        return DoubleResult(addY, y);
    }
    private int DoubleResult(Func<int, int> func, int arg)
    {
        int result = func(arg);
        return result + result;
    }
}

执行时间从 19.53 ns 降至 6.68 ns，内存从 88 B 降至 24 B。类似地，局部函数中的数组也被优化为栈分配，彻底消除堆分配。

三、去虚拟化与类型细化

过去，数组通过接口（如 IList< T>）访问时无法去虚拟化，导致 for 循环比 foreach 更慢。.NET 10 修复了这一反直觉现象。

cs 复制代码

private ReadOnlyCollection<int> _list = new(Enumerable.Range(1, 1000).ToArray());
[Benchmark]
public int SumForLoop()
{
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < _list.Count; i++)
    {
        sum += _list[i]; // .NET 9: 1000 次虚拟调用
    }
    return sum;
}

优化后，SumForLoop 性能提升 68%，LINQ 查询也因此受益。SkipTakeSum 从 3.525 μs 降至 1.773 μs。

同时，JIT 能识别 IEnumerable< int> 实际是 int[]，从而生成具体类型代码：

cs 复制代码

private static readonly IEnumerable<int> s_values = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
[Benchmark]
public int Sum()
{
    int sum = 0;
    foreach (int value in s_values) sum += value;
    return sum;
}

执行时间从 16.34 ns 降至 2.06 ns，内存分配归零。

四、线程池调度

"同步包装异步"常导致线程池死锁。.NET 10 在线程即将阻塞时，主动将本地队列任务移交全局队列，避免关键任务被无限延迟。

cs 复制代码

// 模拟高负载下的线程池僵局
ThreadPool.SetMaxThreads(numThreads, 1);
// ... 提交阻塞任务与干扰任务

在 .NET 9 中超时 20 秒的任务，.NET 10 仅需 4 毫秒完成。

五、硬件级大数运算与容器遍历优化

UInt128 除法利用 CPU 的 DivRem 指令，性能提升近 50 倍：

Method	Runtime	Mean	Ratio
Divide	.NET 9.0	27.3112 ns	1.00
Divide	.NET 10.0	0.5522 ns	0.02

Stack、Queue、ConcurrentDictionary 的枚举器也全面重构。以 Stack 为例，MoveNext 的分支从 5 个减至 1 个，SumDirect 性能提升 81%，代码体积缩小 83%。

总结

.NET 10 的性能进步，不是靠炫技，而是源于对"不做无用功"的极致追求。它让编译器从"代码执行者"变为"意图理解者"，让运行时从"被动响应"转向"主动预测"。这种系统性思维，不仅提升了数字指标，更重塑了高性能开发的默认体验------开发无需手动优化，即可享受接近底层的效率。

对于广大 .NET 开发而言，升级到 .NET 10 不仅意味着更长的支持周期，更是一次"免费"的性能红利。

关键词

.NET 10、性能优化、LINQ、去虚拟化、JIT、线程池、委托内联、栈分配、UInt128、容器遍历

最后

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