Span<byte>、ReadOnlySpan<byte> 和 byte[] 的区别

这是一个非常关键的问题，掌握好 Span<byte>、ReadOnlySpan<byte> 和 byte[] 的区别，对我们优化程序的性能非常重要。

下面从定义、差异、使用场景、注意点逐一解释：

---

✅ 一、概念对比

类型	描述	是否可修改	是否分配堆内存
byte[]	实际存储数据的托管数组	✅ 是	✅ 是（会触发 GC）
Span<byte>	指向连续内存的“可写切片视图”，不分配内存	✅ 是	❌ 否（栈或固定内存）
ReadOnlySpan<byte>	Span 的只读版本，不能修改数据	❌ 否	❌ 否（安全只读）

---

✅ 二、用途场景

场景	推荐使用
原始数据接收/缓冲区	byte[]（原始载体）
频繁读取和处理、切片解析	Span<byte>（高性能，零分配）
只读解析、不需要写入	ReadOnlySpan<byte>（安全性更好）
与老 API 或网络 IO 打交道	byte[]（因为 Span<T> 不能跨线程/不能 async 保存）

---

✅ 三、典型使用示例

✅ byte[] 作为原始数据载体

byte[] raw = new byte[1024];
raw[0] = 0x01;

✅ 使用 Span<byte> 提高解析性能（零拷贝）

Span<byte> span = raw.AsSpan(offset, length);
short value = BitConverter.ToInt16(span); // 从切片中读取

✅ 使用 ReadOnlySpan<byte> 提供安全只读接口

public void Parse(ReadOnlySpan<byte> data)
{
    int id = BitConverter.ToInt32(data.Slice(0, 4));
}

---

⚠️ 四、使用时注意事项

注意点	Span / ReadOnlySpan 的说明
❗ 不能存到字段或类属性中（生命周期限制）	Span<T> 是栈上类型，只能用在方法内部
❗ 不能跨 async/await 使用	因为 Span 是栈分配类型，不能“悬空”传出去
❗ 不能传给 Task.Run(() => ...) 里的代码	会造成潜在数据悬空风险
✅ 用 Slice() 替代 SubArray()	不分配新数组，避免 GC
✅ 如果要传给只能接受 byte[] 的 API，才调用 .ToArray()

---

✅ 总结建议

如果我们想...	用这个类型
存数据、序列化、传输	byte[]
解析数据、提取子段、性能优先	Span<byte>
保证不被篡改的数据视图	ReadOnlySpan<byte>

---

💡 提示

C# 的 Span<T> 系统是为了高性能低内存分配设计的。我们采集的是高频数据，我们做数据解析时越多用 Span/ReadOnlySpan，GC 压力就越小、CPU 越轻松。