غوص عميق في أداء .NET: بناء تطبيقات أسرع، أرشق، وأذكى

الأداء في .NET ليس مجرد سرعة خام — بل يتعلق بالكفاءة، قابلية التوسع، وجعل كل دورة CPU وتخصيص ذاكرة يُحسب.
سواء كنت تبني تطبيق ASP.NET Core عالي الزيارات API، أو واجهة أمامية Blazor، أو تطبيق MAUI متعدد المنصات، أو خدمة Worker Service خلفية، فإن الأداء يحدد تجربة المستخدم وتكلفة التشغيل.

مع ظهور .NET 9، تواصل Microsoft تحسين CoreCLR، بيئة التشغيل التي تُشغل .NET الحديثة. تقدم المنصة تحسينات JIT أكثر ذكاءً، جمع القمامة التكيفي (GC)، وتحسينات التوجيه بالملف التعريفي على مستوى المستويات (PGO) — مُفعّلة افتراضيًا الآن. النتيجة هي بيئة تشغيل تبدأ أسرع، وتُنفّذ أسرع، وتتوسع بشكل أكثر قابلية للتنبؤ عبر أحمال عمل متنوعة.

في هذا التحليل المعمق، ستستكشف كيفية عمل أداء .NET 9، ولماذا هو مهم، وكيف تقاس، وتشخص، وتحسنه بمسؤولية — مبني على البيانات والتفاصيل الواقعية.

---

فهم أساسيات أداء .NET

في جوهره، يقيس أداء .NET كفاءة استخدام تطبيقك للموارد مثل CPU، الذاكرة، I/O، والشبكة لتقديم سلوك منخفض التأخير واستجابة.

كل تطبيق .NET يشارك نفس الأساسيات الأساسية:

• الذاكرة المدارة عبر GC
• التجميع JIT أو AOT، حسب النشر
• I/O المُتَزامن والخيوط للتزامن
• محرك تنفيذ CoreCLR الذي يُجدول ويُحسّن عمل وقت التشغيل

---

ميزة وقت التشغيل المدارة

يُجرّد وقت تشغيل .NET 9 CoreCLR التعقيدات منخفضة المستوى مع إعطاء المطورين شفافية وتحكمًا أعمق.

جمع القمامة الذكي

تقوم GC باستعادة الذاكرة تلقائيًا، لكن أنماط التخصيص غير الفعالة قد تسبب توقفات.
.NET 9 يقدم ضبط تكيفي للذاكرة الكبيرة وتحسينات في أوضاع منخفضة التأخير — ليس بالتحديد “ضغط Gen 2 أسرع”، لكن مكاسب قابلة للقياس في أحمال العمل المستمرة.

التجميع على المستويات وPGO

يقوم مُجمِّع JIT بتوليد كود أصلي مُحسّن ديناميكيًا.
مع Tiered PGO مُفعّل افتراضيًا، يحلل .NET 9 ملفات التعريف لتحديد المسارات الساخنة وتطبيق تحسينات خاصة بالجهاز — لكن تحسينات الأداء تعتمد على حمل العمل ومدة تشغيل التطبيق. بعض المسارات تستفيد فورًا؛ بينما تحتاج أخرى إلى وقت لجمع البيانات (Microsoft Dev Blog – .NET 9 Performance Improvements).

التزامن Async وعدالة الخيوط

Async/await يُبسط التزامن لكنه قد يُثقل حوض الخيوط إذا لم يُقاس.
.NET 9 يحسن عدالة جدولة المهام وتخفيف جوع حوض الخيوط على ARM64 وmacOS، مما يوفر أداء Async أكثر سلاسة عبر الهياكل.

---

القياس قبل التحسين

قبل تغيير سطر واحد، قِس. التحسين دون دليل يضيع الجهد أو حتى يسبب تراجعات.

المقاييس الدقيقة مع BenchmarkDotNet

using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;

public class StringConcatBenchmarks {
    private const string Sample = "performance";

    [Benchmark]
    public string UsingPlus() => Sample + Sample + Sample;

    [Benchmark]
    public string UsingStringBuilder() {
        var sb = new System.Text.StringBuilder();
        sb.Append(Sample);
        sb.Append(Sample);
        sb.Append(Sample);
        return sb.ToString();
    }
}

BenchmarkRunner.Run<StringConcatBenchmarks>();

__TECH

dotnet-monitor – جمع موحد (لتطبيقات الإنتاج)

Visual Studio Profiler – عرض الجدول الزمني

مثال:

dotnet-counters monitor --process-id 12345 System.Runtime

💡 نصيحة تفسيرية:
إذا كان "% Time in GC" > 10% بشكل مستمر → تطبيقك مُقيد بالضغط على الذاكرة.
راقب توازن CPU مقابل GC قبل التعديل على الكود.

---

كفاءة CPU: استغلال كل دورة بشكل فعّال

يستخدم .NET 9 JIT البرمجة الطبقية الديناميكية مع PGO لدمج المسارات الساخنة بشكل مكثف — مع ذلك، تبقى خيارات التصميم مهمة.

• تجنب التغليف/فك التغليف (استخدم الأنواع العامة أو Span).
• تجنب LINQ في الحلقات الضيقة — التكرار اليدوي يقلل من التخصيصات.
• استخدم SIMD عند المناسب: للرموز العددية أو الوسائط، استغل Vector128 و Vector256.

⚠️ Vector512 APIs موجودة في System.Runtime.Intrinsics.Experimental وقد تتغير؛ .NET 9 يضيف دعم AVX512 وARM64 JIT، لكنها ليست شائعة بعد (GitHub PR #104972).
توقع زيادة سرعة 2–4× في الأكواد الثقيلة رياضيًا فقط — ليس المنطق الشائع للويب (Microsoft Learn – نظرة عامة على SIMD).

---

كفاءة الذاكرة: إدارة الذاكرة المدارة

• احتفظ بمعظم التخصيصات قصيرة العمر (Gen 0/1).
• الكائنات الكبيرة (> 85 كيلوبايت) تذهب إلى LOH — الآن يتم ضغطها بشكل تكيفي تحت الحمل.
• استخدم ArrayPool أو MemoryPool لإعادة تدوير المخازن المؤقتة.
• يفضل استخدام Span و Memory لتجنب التخصيصات الإضافية.

تجميع الكائنات (مثل DefaultObjectPool) يقلل من تذبذب GC — مثالي لـ Middleware ومحولات التسلسل في ASP.NET Core.

---

أداء I/O والشبكة

استخدم واجهات برمجة التطبيقات المُتزامنة لإطلاق الخيوط أثناء I/O:

var response = await httpClient.GetStringAsync(url);

لنمط المنتج/المستهلك⚠️ ومع ذلك، فإنه يحد من الكود الديناميكي، والتأمل، وبعض المكتبات (SignalR أو الإضافات) (Microsoft Learn – Native AOT التوثيق).

---

المزالق الشائعة في الأداء

• إعادة إنشاء HttpClient أو DbContext لكل طلب
• حظر المكالمات غير المتزامنة باستخدام .Result() أو .Wait()
• إطلاق مهام غير محدودة دون تحكم
• تجاهل مقاييس GC
• التخزين المؤقت المفرط لكائنات كبيرة

---

✅ قائمة مراجعة الأداء السريعة

• تحليل الأداء قبل التحسين
• مراقبة GC والتخصيصات
• تفضيل I/O غير المتزامن
• التخزين المؤقت بذكاء
• التحقق باستخدام BenchmarkDotNet

---

الخاتمة: الأداء كثقافة

الأداء ليس خطوة أخيرة — إنه عادة.
مع .NET 9، يحصل المطورون على منصة تكافئ التصميم المقصود، والضبط المدروس، والتكرار القائم على البيانات.
من خلال الاستفادة من JIT الحديث لـ CoreCLR، و GC التكيفي، و Native AOT (حيث يكون مناسبًا)، يمكنك بناء تطبيقات سريعة كالبرق وفعالة في السحابة.

ابدأ التحليل اليوم. حسّن بوعي. كرر باستمرار.
مستخدموك — وفاتورة سحابتك — سيشكرك.

---

References

• Microsoft Dev Blog – تحسينات أداء .NET 9
• Microsoft Learn – الجديد في .NET 9
• Microsoft Learn – نظرة عامة على أدوات التشخيص
• Microsoft Learn – Native AOT التوثيق
• وثائق BenchmarkDotNet
• نماذج مُجمَّعة لـ EF Core 9
• اختبارات TechEmpower – نتائج الجولة 23