c# .NET 的 Native AOT与java性能对比

编译技术

.NET的NativeAOT（Ahead-of-Time）跨平台编译技术是实现这一性能提升的核心。与传统的编译方式不同，NativeAOT在开发人员的计算机上就将C#代码直接编译为本机代码。

以往，Java开发APP时，需经过多个步骤，从Java代码编译成字节码，再通过Java虚拟机在运行时将字节码转换为机器码，这一过程涉及大量的解释和转换工作，产生了额外的性能开销。

“本机代码”和“机器码”在这里指的是同一个概念，它们都是指可以直接由计算机的硬件（即处理器）执行的指令集。

• 本机代码（Native Code）：通常指的是针对特定处理器架构编译生成的机器语言代码。这种代码可以直接被相应的处理器执行，而无需额外的翻译或解释步骤。例如，在x86架构的CPU上运行的程序会被编译为适用于该架构的本机代码。
• 机器码（Machine Code）：是指计算机能够直接执行的一系列二进制数字，每个数字代表一种基本操作（如加载、存储、加法等）。机器码是底层的、硬件特定的指令集，与具体的处理器架构紧密相关。换句话说，机器码就是计算机硬件能够理解和执行的实际指令。

而C#借助NativeAOT，将C#源代码直接编译成机器能直接执行的指令，大大缩短了启动时间，提升了整体执行效率。在启动APP时，使用C#和NativeAOT编译的应用能迅速加载并响应用户操作。

而Java开发的应用则可能还在进行字节码的解释和转换。在运行过程中，C#应用没有了运行时JIT（Just-In-Time）编译的开销，执行速度更快，能为用户提供更流畅的体验。

java执行原理图

.NET Native AOT 执行原理图

.NET Native Ahead-of-Time （AOT） 编译是 .NET 平台中的一项前沿进步。使用 AOT 时，C# 代码在开发人员计算机上被编译为本机代码。这与在运行时将代码编译为本机代码的传统方法形成鲜明对比。

下面的架构说明了这一点。.NET 传统编译涉及两个步骤：

1. C# 编译生成包含中间语言 （IL） 代码的 DLL 文件。此类 DLL 称为 .NET 程序集。
2. 执行 .NET 程序时，.NET 运行时（CLR 公共语言运行时）将加载 .NET 程序集。CLR 的子系统负责将 IL 代码编译为由 CPU 直接执行的本机代码。此子系统称为 JIT （Just-In-Time） 编译器。它之所以得名，是因为它仅在首次调用该方法时编译该方法的 IL 代码。

另一方面，.NET Native AOT 编译由一个步骤组成。将 C# 源代码编译为开发人员计算机上的本机代码。此过程包括将 C# 代码转换为 IL 代码，然后转换为 Native 代码，形成一个两步编译过程。但这是一个实现细节。这就是 AOT .NET 程序集 框在下面的架构中为灰色的原因。

如果你想深入理解推荐看：初识.NET 的 Native AOT

内存管理

• C#在内存管理方面有着出色的表现，这也是其在鸿蒙应用开发中性能优于Java的重要原因。
• C#拥有自动垃圾回收机制，能高效地管理内存资源，减少内存泄漏和碎片化的问题。
• 当应用中的对象不再被使用时，垃圾回收器会自动释放其占用的内存，开发者无需手动进行内存管理，这不仅提高了开发效率，还确保了应用在长时间运行过程中的稳定性。
• 相比之下，Java虽然也有垃圾回收机制，但在某些复杂场景下，可能会出现垃圾回收停顿时间过长的问题，影响应用的性能和响应速度。在处理大量数据和复杂业务逻辑时，C#的内存管理优势更加明显。