В комментариях заметили интересное поведение при поиске строки в массиве. Если сделать
Array.IndexOf по массиву строк, то скорость получается несколько ниже простого перебора в foreach со сравнением через Equals. Было предположение, что проблема в
EqualityComparer<string>.Default (который, на самом деле GenericEqualityComparer<string>), но и это оказалось не верным предположением. То есть проблема где-то в Array.IndexOf. Оказалось верным подтвержденное бенчмарком предложение, что проблема в JIT:
Предполагаю, что в случае выделения цикла в отдельный метод, JIT оптимизатор находит какой-то паттерн применения и выполняет оптимизацию.
То есть если переписать метод особым образом, то скорость будет норм. Предположение основано на статье, описывающей оптимизации в JIT.
Бенчмарк в комментах. Бенчмарк с предположением там же. Коллеги, также, написали репорт о проблемах с производительностью.