Rendimiento en .NET: ToList vs ToArray

.NET 9 trae mejoras significativas al método ToArray de LINQ, tanto en velocidad como en asignación de memoria. Para conseguirlo, la nueva implementación aprovecha funciones del runtime como InlineArray para reducir notablemente las asignaciones de memoria y mejorar el rendimiento, especialmente al trabajar con un IEnumerable<T> de longitud desconocida. Si te interesa la implementación, puedes revisar el PR en GitHub.

.NET 8 vs .NET 9

Primero, veamos la mejora de rendimiento de ToArray entre .NET 8 y .NET 9:

| Method  | Runtime  | Count  | Mean          | Ratio | Allocated | Alloc Ratio |
|-------- |--------- |------- |--------------:|------:|----------:|------------:|
| ToArray | .NET 8.0 | 10     |     115.61 ns |  1.00 |     256 B |        1.00 |
| ToArray | .NET 9.0 | 10     |      71.91 ns |  0.62 |     104 B |        0.41 |
|         |          |        |               |       |           |             |
| ToArray | .NET 8.0 | 1000   |   3,209.52 ns |  1.00 |    8536 B |        1.00 |
| ToArray | .NET 9.0 | 1000   |   2,625.86 ns |  0.82 |    4064 B |        0.48 |
|         |          |        |               |       |           |             |
| ToArray | .NET 8.0 | 100000 | 545,642.89 ns |  1.00 |  925132 B |        1.00 |
| ToArray | .NET 9.0 | 100000 | 362,780.53 ns |  0.67 |  400148 B |        0.43 |

BenchmarkDotNet v0.14.0, Windows 11 (10.0.26100.2605)
AMD Zen 2, 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
  .NET 8.0 : .NET 8.0.11 (8.0.1124.51707), X64 RyuJIT AVX2
  .NET 9.0 : .NET 9.0.0 (9.0.24.52809), X64 RyuJIT AVX2

Aunque los resultados varían un poco según el número de elementos en el iterador, sigues obteniendo hasta un 38% menos de tiempo de CPU y un asombroso 57% menos de memoria asignada. ¡Bastante bien!

ToList vs ToArray

Tradicionalmente ToList era más rápido al lidiar con colecciones de tamaño desconocido porque se ahorraba esa asignación final de arreglo, mientras que ToArray era más eficiente en uso de memoria. A partir de .NET 9 ya no es así, ya que ToArray resulta más eficiente desde ambas perspectivas.

| Method  | Runtime  | Count  | Mean          | Ratio | Allocated | Alloc Ratio |
|-------- |--------- |------- |--------------:|------:|----------:|------------:|
| ToList  | .NET 9.0 | 10     |      81.44 ns |  1.00 |     256 B |        1.00 |
| ToArray | .NET 9.0 | 10     |      71.91 ns |  0.88 |     104 B |        0.40 |
|         |          |        |               |       |           |             |
| ToList  | .NET 9.0 | 1000   |   2,942.87 ns |  1.00 |    8464 B |        1.00 |
| ToArray | .NET 9.0 | 1000   |   2,625.86 ns |  0.89 |    4064 B |        0.48 |
|         |          |        |               |       |           |             |
| ToList  | .NET 9.0 | 100000 | 494,497.60 ns |  1.00 | 1049112 B |        1.00 |
| ToArray | .NET 9.0 | 100000 | 362,780.53 ns |  0.73 |  400148 B |        0.38 |

BenchmarkDotNet v0.14.0, Windows 11 (10.0.26100.2605)
AMD Zen 2, 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
  .NET 8.0 : .NET 8.0.11 (8.0.1124.51707), X64 RyuJIT AVX2
  .NET 9.0 : .NET 9.0.0 (9.0.24.52809), X64 RyuJIT AVX2

En conjunto, hablamos de una diferencia de velocidad del 10 al 30% y alrededor de un 60% menos de memoria asignada, según la cantidad de elementos.

Cómo ejecutar el benchmark

Si quieres, puedes ejecutar este benchmark tú mismo usando BenchmarkDotNet.

[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net80, baseline: true)]
[SimpleJob(RuntimeMoniker.Net90)]
[MemoryDiagnoser(false)]
[HideColumns("Job", "Error", "StdDev", "RatioSD")]
public class Benchmarks
{
    [Params(10, 1000, 100000)]
    public int Count;

    [Benchmark]
    public List<int> ToList() => GetItems(Count).ToList();

    [Benchmark]
    public int[] ToArray() => GetItems(Count).ToArray();

    private IEnumerable<int> GetItems(int count)
    {
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            yield return 1;
        }
    }
}

BenchmarkRunner.Run<Benchmarks>();