优化反射性能的总结（中）

劳欣笑 · 2025-5-29 18:46:34

问题回顾

在上篇博客中，我介绍了优化反射的第一个步骤：用委托调用代替直接反射调用。
然而，那只是反射优化过程的开始，因为新的问题出现了：如何保存大量的委托？
如果我们将委托保存在字典集合中，会发现这种设计会浪费较多的执行时间，因为这种设计会引发三个新问题：
1. 代码的执行路径变长了。
2. 字典查找是有成本开销的。
3. 字典集合的并发读写需要锁定，会影响并发性。
再来回顾一下上次的测试结果吧：

虽然通用接口ISetValue将反射性能优化了37倍，但是最终的FastSetValue将这个数字减少到还不到7倍（在CLR4中还不到5倍）。
难道您不觉得遗憾吗？
再看看直接调用与反射调用的对比，它们的速度相差了上千倍！
能不能不使用委托？

既然委托最后引出了三个难以解决的问题，导致优化后速度比直接调用差距太远，那我们能不能不使用委托呢？
委托调用并不是优化反射的唯一方案，我们还有其它方法，
之所以委托调用能成为常见的优化方案是因为它比较简单。
假如我需要用客户端提交的数据来填充某个数据对象，考虑到代码的通用性，我会用反射写成这样：

/// <summary>
/// 从HttpRequest加载obj所需的数据
/// </summary>
/// <param name="request"></param>
/// <param name="obj"></param>
public static void LoadDataFromHttpRequest(HttpRequest request, object obj)
{
PropertyInfo[] properties = obj.GetType().GetProperties();
foreach( PropertyInfo p in properties ) {
// 这里只是示意代码，假设数据处理不会有异常。
object val = Convert.ChangeType(request[p.Name], p.PropertyType);
p.FastSetValue(obj, val);
}
}

复制代码

如果我事先知道要加载已知的数据类型，代码会写成这样：

public static void LoadDataFromHttpRequest(HttpRequest request, OrderInfo order)
{
// 这里只是示意代码，假设数据处理不会有异常。
order.OrderID = int.Parse(request["OrderID"]);
order.OrderDate = DateTime.Parse(request["OrderDate"]);
order.SumMoney = decimal.Parse(request["SumMoney"]);
order.Comment = request["Comment"];
order.Finished = bool.Parse(request["Finished"]);
}

复制代码

显然，第二段代码运行效率更快（尽管第一段代码调用FastSetValue优化了速度）。
大家都知道反射性能较差，直接调用性能最好，那么能不能在运行时不使用反射呢？
的确，使用反射是因为我们事先不知道要处理哪些类型的对象，因此不得不用反射，另外，反射的代码也更通用，写一个方法可以加载所有的数据类型，可认为是一劳永逸的方法。不过，就算我们事先不知道要处理哪些对象类型，但是只要使用反射，我们完全可以知道任何一个类型包含哪些数据成员，还能知道这些数据成员的数据类型，这一点不用怀疑吧？既然我们用反射可以知道所有的类型定义信息，我们是否可以参照代码生成器的思路去生成代码呢？我们可以参照前面第二段代码，为【需要处理的类型】生成直接调用的代码，这样不就彻底解决了反射性能问题了吗？生成代码的过程，其实也就是个字符串的拼接过程，难度并不大，只是比较复杂而已。
如果前面的答案都是肯定的，那么现在只有一个问题了：我们能在运行时执行拼接生成的字符串代码吗？
答案也是肯定的：能！
CodeDOM：在运行时编译代码

回忆一下我们编写的ASPX页面，它们并不是C#代码，它们本质上就是一个文本文件，我们可以写入一些HTML标签，还有些标签上加了 runat="server" 属性，我们还可以在页面中插入一些C#代码片段，尽管它们不是我们编译后的DLL文件，然而它们就是运行起来了！要知道ASP.NET不是ASP，ASP是解释性的脚本语言，而ASP.NET是以编译方式运行的，所以，每个ASPX页面文件最后都是运行编译后的结果。
假设我有下面一段文本（文本的内容是一段C#代码）：

[code]using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Reflection;
namespace OptimizeReflection
{
public class DemoClass
{
public int Id { get; set; }
public string Name;
public int Add(int a, int b)
{
return a + b;
}
}
public class 用户手册
{
public static void Main()
{
// OptimizeReflection 这个类库提供了一些扩展方法，它们用于优化常见的反射场景
// 下面是一些相关的演示示例。
// 对于属性的读写操作、方法的调用操作，还提供了性能更好的强类型（泛型）版本，可参考Program.cs
Type instanceType = typeof(DemoClass);
PropertyInfo propertyInfo = instanceType.GetProperty("Id");
FieldInfo fieldInfo = instanceType.GetField("Name");
MethodInfo methodInfo = instanceType.GetMethod("Add");
// 1. 创建实例对象
DemoClass obj = (DemoClass)instanceType.FastNew();
// 2. 写属性
propertyInfo.FastSetValue(obj, 123);
propertyInfo.FastSetValue2(obj, 123);
// 3. 读属性
int a = (int)propertyInfo.FastGetValue(obj);
int b = (int)propertyInfo.FastGetValue2(obj);
// 4. 写字段
fieldInfo.FastSetField(obj, "Fish Li");
// 5. 读字段
string s = (string)fieldInfo.FastGetValue(obj);
// 6. 调用方法
int c = (int)methodInfo.FastInvoke(obj, 1, 2);
int d = (int)methodInfo.FastInvoke2(obj, 3, 4);
Console.WriteLine("a={0}; b={1}; c={2}; d={3}; s={4}", a, b, c, d, s);
}
}
}

复制代码

[/code]您可以把上面这段文本想像成前面第二个版本的LoadDataFromHttpRequest方法，如果我们在运行时使用反射也能生成那样的代码，现在就差把它编译成程序集了。下面的代码演示了如何将一段文本编译成程序集的过程：

string code = null;
// 1. 生成要编译的代码。（示例为了简单直接从程序集内的资源中读取）
Stream stram = typeof(CodeDOM).Assembly
.GetManifestResourceStream("TestOptimizeReflection.用户手册.txt");
using( StreamReader sr = new StreamReader(stram) ) {
code = sr.ReadToEnd();
}
//Console.WriteLine(code);
// 2. 设置编译参数，主要是指定将要引用哪些程序集
CompilerParameters cp = new CompilerParameters();
cp.GenerateExecutable = false;
cp.GenerateInMemory = true;
cp.ReferencedAssemblies.Add("System.dll");
cp.ReferencedAssemblies.Add("OptimizeReflection.dll");
// 3. 获取编译器并编译代码
// 由于我的代码使用了【自动属性】特性，所以需要 C# .3.5版本的编译器。
// 获取与CLR匹配版本的C#编译器可以这样写：CodeDomProvider.CreateProvider("CSharp")
Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
dict["CompilerVersion"] = "v3.5";
dict["WarnAsError"] = "false";
CSharpCodeProvider csProvider = new CSharpCodeProvider(dict);
CompilerResults cr = csProvider.CompileAssemblyFromSource(cp, code);
// 4. 检查有没有编译错误
if( cr.Errors != null && cr.Errors.HasErrors ) {
foreach( CompilerError error in cr.Errors )
Console.WriteLine(error.ErrorText);
return;
}
// 5. 获取编译结果，它是编译后的程序集
Assembly asm = cr.CompiledAssembly;

复制代码

整个过程分为5个步骤，它们已用注释标识出来了，这里不再重复了。
如何调用编译结果

前面的代码把一段文本字符串编译成了程序集，现在还有最后一个问题：如何调用编译结果？
答案：有二种方法，
1. 直接调用方法。
2. 实例化程序集中的类型，以接口方式调用方法。
其实这二种方法都需要使用反射，用反射定位到要调用的类型和方法。
第一种方法要求在生成代码时，生成的类名和方法名是明确的，在调用方法时，我们有二个选择：
1. 用反射的方式调用（这里只是一次反射）。
2. 为方法生成委托（用上篇博客介绍的方法），然后基于委托调用。
第二种方法要求在生成代码时，首先要定义一个接口，保证生成的代码能实现指定的接口，
然而用反射找到要调用的类型名称，用反射或者委托调用构造方法创建类型实例，最后基于接口去调用。
我们熟悉的ASPX页面就是采用了这种方式来实现的。
这二种方法也可以这样区分：
1. 如果生成的方法是静态方法，应该选择第一种方法。
2. 如果生成的方法是实例方法，那么选择第二种方法是合理的。
对于前面的示例，我采用了第一种方法了，因为类名和方法名称都是事先确定的而且实现起来比较简单。

// 6. 找到目标方法，并调用
Type t = asm.GetType("OptimizeReflection.用户手册");
MethodInfo method = t.GetMethod("Main");
method.Invoke(null, null);

复制代码

能不能不使用委托？如何用好CodeDOM？
在这篇博客中我不知道把它们安排在哪里较为合适，算了，还是把答案留给下篇博客吧。

博客中所有代码将在后续博客中给出。
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