在 Visual Studio 中，推出了 Copilot Profiler Agent，这是一款新的人工智能驱动的助手，可帮助您分析和优化代码中的性能瓶颈。通过将 GitHub Copilot 的功能与 Visual Studio 的性能分析器相结合，您现在可以用自然语言询问有关性能的问题，深入了解热点路径，并快速发现优化机会。以下是一个实际案例。
对实际项目进行基准测试
为了展示 Copilot Profiler Agent 的功能，我们对开源项目 CsvHelper 进行优化。操作步骤如下：克隆代码仓库分支，然后通过'git checkout 435ff7c'命令切换到修复之前的版本。
此前项目中已添加了一个 CsvHelper.Benchmarks 项目，其中包含用于读取 CSV 记录的基准测试。本次目标是优化 CSV 记录的写入。通常，我会通过为想要优化的代码创建基准测试来开始这项研究，不过我们可以让 Copilot 来承担这些繁重的工作。在 Copilot 聊天窗口中，我可以问@Profiler '帮我为 #WriteRecords 方法编写一个基准测试'。@Profiler 让我们直接与 Copilot Profiler Agent 对话，而 #WriteRecords 则明确告诉它我们要进行基准测试的方法。
从这里开始，Copilot 着手创建我们的新基准测试，它会询问我们是否可以安装分析器的 NuGet 包，以便在运行基准测试时从中提取信息。它还会根据找到的任何现有基准测试来构建新的基准测试模型，因此生成的基准测试与我们已经编写的非常相似，从而保持与存储库风格的一致性。最后，它会启动构建过程，以确保一切正常。
完成后，它会提供一些有用的后续提示来启动调查。我们可以点击其中一个来展开调查，不过我对基准测试做了些调整。
我对基准测试做了些调整，增加了几个供我们写入的字段，这里具体是 2 个整数字段和 2 个字符串字段。最初让 Copilot 来做这件事时，它每次都是写入一个新的内存流，而不是同一个内存流。写入同一个内存流或许是更好的做法。
public class BenchmarkWriteCsv { private const int entryCount = 10000; private readonly List<Simple> records = new(entryCount); public class Simple { public int Id1 { get; set; } public int Id2 { get; set; } public string Name1 { get; set; } public string Name2 { get; set; } }
[GlobalSetup]
public void GlobalSetup() {
var random = new Random(42);
var chars = new char[10];
string getRandomString() {
for (int i = 0; i < 10; ++i) chars[i] = (char)random.Next('a', 'z' + 1);
return new string(chars);
}
for (int i = 0; i < entryCount; ++i) {
records.Add(new Simple { Id1 = random.Next(), Id2 = random.Next(), Name1 = getRandomString(), Name2 = getRandomString(), });
}
}
[Benchmark]
public void WriteRecords() {
using var stream = new MemoryStream();
using var streamWriter = new StreamWriter(stream);
using var writer = new CsvHelper.CsvWriter(streamWriter, CultureInfo.InvariantCulture);
writer.WriteRecords(records);
streamWriter.Flush();
}
}
深入了解基准测试
现在开始分析，我既可以让 Profiler Agent 运行基准测试，也可以直接点击后续提示"@Profiler Run the benchmark and analyze results"。从这里开始，Copilot 会编辑主方法，乍一看可能有些奇怪，但查看所做的更改后，我发现它为了使用 BenchmarkSwitcher 进行了必要的修改：
static void Main(string[] args) {
// Use assembly-wide discovery so all benchmarks in this assembly are run,
// including the newly added BenchmarkWriteRecords.
_ = BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(BenchmarkEnumerateRecords).Assembly).Run(args);
}
然后它启动了一次基准测试运行，完成后会给我一个诊断会话，我可以在其中开始调查。
使用 Copilot Profiler Agent 来查找瓶颈
现在到了令人兴奋的部分。运行基准测试后，Profiler Agent 会分析跟踪信息，并突出显示时间的消耗位置。我可以向 Profiler Agent 询问有关跟踪的问题，让它解释代码为什么运行缓慢，或者某些优化为何会有帮助。它已经指出，大部分时间都花在委托编译和调用上，这是针对 CSV 记录中的每个字段进行的。对于一个有 4 个字段、被写入 10,000 次的记录来说，这意味着会有 40,000 次委托调用。每次调用都有开销，而这在分析器中显示为一个热点路径。
我可以问 Profiler Agent：'我怎样才能减少委托调用的开销？'或者'为什么委托调用很慢？'，而它会像一位耐心的老师一样解释相关概念并提出修复建议。
实施修复方案
我点击 @Profiler Optimize library to produce a single compiled write delegate (reduce multicast invokes)，看看会得到什么结果。Profiler Agent 会对 ObjectRecordWriter 进行编辑，我可以在聊天窗口中点击它来查看所做更改的差异。
查看当前的实现，代码构建了一个委托列表，每个字段对应一个委托：
var delegates = new List<Action>();
foreach (var memberMap in members) {
// ... field writing logic ...
delegates.Add(Expression.Lambda<Action>(writeFieldMethodCall, recordParameter).Compile());
}
var action = CombineDelegates(delegates) ?? new Action((T parameter) => { });
return action;
问题在于 CombineDelegates 会创建一个多播委托，该委托会依次单独调用每个独立的委托。相反，Profiler Agent 建议我们在编译前使用 Expression.Block 来组合所有表达式：
var expressions = new List<Expression>(members.Count);
foreach (var memberMap in members) {
// ... field writing logic ...
expressions.Add(writeFieldMethodCall);
}
if (expressions.Count == 0) {
return new Action<T>((T parameter) => { });
}
// Combine all field writes into a single block
var block = Expression.Block(expressions);
return Expression.Lambda<Action<T>>(block, recordParameter).Compile();
这一改动虽小却很精妙：我们没有创建多个委托并按顺序调用它们，而是创建了一个包含所有字段写入操作的单个块表达式，然后对其进行一次编译。现在，当我们为每条记录调用委托时，所有字段都会在一次调用中完成写入，不存在额外的委托开销。
衡量影响
做出这一更改后，Copilot 会自动重新运行基准测试以衡量改进效果。结果显示，在此次使用分析器的运行中，性能大约提升了 24%。我们之前为 CsvHelper 准备的分阶段拉取请求显示性能提升了约 15%。CPU 分析器证实，我们已经消除了委托调用的开销，对于每条有 4 个字段的 10,000 条记录，之前需要进行 40,000 次委托调用，而现在只需要 10,000 次委托调用。
对于一个已经经过大量优化的库来说，这是一场意义重大的胜利。对于那些编写包含许多字段的大型 CSV 文件的应用程序而言，这一改进直接意味着 CPU 时间的减少和处理速度的提升。而且，由于 CsvHelper 的下载量高达数百万次，这项优化惠及了大量用户。在此基础上，继续推进并提交拉取请求，Copilot 贴心地提供了更多关于类型转换和 ShouldQuote 逻辑的后续提示，以便能进一步提升性能。
Copilot Profiler Agent 的价值
这个工作流程之所以强大，是因为它将 Visual Studio Profiler 提供的精确性能数据与 Copilot 的分析和代码生成能力相结合。无需手动深入研究 CPU 跟踪并试图理解热点路径的含义，而是可以提出自然语言问题，获取可执行的见解，并快速测试想法。
该 Agent 不仅会告诉您哪些部分运行缓慢，还会帮助您理解其缓慢的原因，并提出具体的修复方法。在这种情况下，它识别出委托调用的开销是瓶颈，并建议采用 Expression.Block 优化，这正是解决该问题的正确方案。它甚至还重新运行了基准测试来确认该优化的效果！
