替代反射调用的几种方式及性能测试
2013-03-31 17:25 by 鹤冲天, 6065 阅读, 21 评论, 收藏, 编辑园子里和这个话题的相关文章比较多，本文是旧话重提，外加个小的总结。主要因为近期看到很多同事、朋友都已经使用 VS2012 进行 .NET 4.5 开发了，却还在大量使用反射，不知道用新的方式。或有所了解，但又害怕性能不好不敢大胆去用。本文以如下类为例：
public class MyMath
{public int Add(int a, int b){return a + b;}
}替代反射的几种方式倒序说吧，从最先进最简单的开始。1. dynamic 调用.NET 4 引入了 dynamic 类型，可以使用如下方式来完成对 MyMath.Add 方法的动态调用：1
2dynamic math = new MyMath();
int result = math.Add(1, 2);非常简单，效率也不错，可以看后面的性能对比测试结果。但有一点要注意， dynamic 遵守 .NET 的访问级别限定，会对成员进行可见性检查。也就是说，只能 dynamic 调用 public 成员；当然，如果是同一程序集内部，internal 成员也是可以访问的。2. Expression Tree 编译调用Expression Tree 是 .NET 3.5 引入的。简单地，我们可以使用 lambda 构建一颗 Expression Tree： var math = new MyMath();
Expression<Func<int, int, int>> add = (a, b) => math.Add(a, b);这种方法适合手工编码构建，还有另外一种方式可以动态构建：
var add = typeof(MyMath).GetMethod("Add");
var math = Expression.Parameter(typeof(MyMath));
var a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");
var b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");
var body = Expression.Call(myMath, add, a, b);
var lambda = Expression.Lambda<Func<MyMath, int, int, int>>(body, math, a, b);两种方式构建出的 Tree 是相同的。话归正题，构建出表达式树后，调用其 Compile 方法便可编译成一个委托，如下代码第 3 行：var math = new MyMath();
Expression<Func<int, int, int>> addExpTree = (a, b) => math.Add(a, b);  // ExressionTree
Func<int, int, int> add = addExpTree.Compile();                         //  编译成委托
var result = add(1, 2);                                                 // 相加，结果为3
 与 dynamic 调用方法同，Expression Tree 编译出的委托方法也遵守 .NET 的访问级别限定，会对成员进行可见性检查，不能访问私有成员。3. 反射发出调用这里只介绍反射发出的一项技术 DynamicMethod，.NET 2.0 新增此类。使用 DynamicMethod 类在运行时定义轻量全局方法，然后使用委托执行这些方法。针对 MyMath.Add 方法，调用比前面两种方式复杂些：
using System;
using System.Linq.Expressions;
using System.Reflection.Emit;public class MyMath {public int Add(int a, int b) { return a + b; }
}class Program {static void Main(string[] args) {int result;var math = new MyMath();var count = 1000000;Console.WriteLine("数据量：" + count);Console.WriteLine("-----------------------------r\n");using (Profiler.Step("循环：{0} ms")) {for (int i = 0; i < count; i++)result = 1;}using (Profiler.Step("直接调用 ：{0} ms")) {for (int i = 0; i < count; i++)result = math.Add(i, i);}using (Profiler.Step("反射发出：{0} ms")) {var emitAdd = BuildEmitAddFunc();for (int i = 0; i < count; i++)result = emitAdd(math, i, i);}using (Profiler.Step("表达式树：{0} ms")) {var expressionAdd = BuildExpressionAddFunc();for (int i = 0; i < count; i++)result = expressionAdd(math, i, i);}using (Profiler.Step("dynamic 调用：{0} ms")) {dynamic d = math;for (int i = 0; i < count; i++)result = d.Add(i, i);}using (Profiler.Step("反射调用：{0} ms")) {var add = typeof(MyMath).GetMethod("Add");for (int i = 0; i < count; i++)result = (int)add.Invoke(math, new object[] { i, i });}Console.WriteLine("\r\n\r\n测试完成，任意键退出...");Console.ReadKey();}static Func<MyMath, int, int, int> BuildExpressionAddFunc() {var add = typeof(MyMath).GetMethod("Add");var math = Expression.Parameter(typeof(MyMath));var a = Expression.Parameter(typeof(int), "a");var b = Expression.Parameter(typeof(int), "b");var body = Expression.Call(math, add, a, b);var lambda = Expression.Lambda<Func<MyMath, int, int, int>>(body, math, a, b);return lambda.Compile();}static Func<MyMath, int, int, int> BuildEmitAddFunc() {var add = typeof(MyMath).GetMethod("Add");var dynamicMethod = new DynamicMethod("", typeof(int), new[] { typeof(MyMath), typeof(int), typeof(int) });var il = dynamicMethod.GetILGenerator();il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);il.Emit(OpCodes.Ldarg_2);il.Emit(OpCodes.Callvirt, add);il.Emit(OpCodes.Ret);return (Func<MyMath, int, int, int>)dynamicMethod.CreateDelegate(typeof(Func<MyMath, int, int, int>));}
}Profiler 是我写的一个类，用于简化测试：using System;
using System.Diagnostics;public class Profiler : IDisposable {private Stopwatch watch;private string message;private Profiler(string message) {this.watch = new Stopwatch();this.watch.Start();this.message = message;}public void Dispose() {watch.Stop();Console.WriteLine(message, watch.ElapsedMilliseconds);Console.WriteLine();}public static IDisposable Step(string message) {return new Profiler(message);}public static T Inline<T>(string message, Func<T> func) {using (new Profiler(message))return func();}
}总结综上所述，我们可以使用 .NET 2.0 的 DynamicMethod，.NET 3.5 引入的 Expression Tree、.NET 4 新增的 dynamic 来替换反射调用，带来更好的性能。希望本文对大家有所帮助，也希望整天忙于项目、疲于工作的朋友抽点时间学习下 .NET Framework 的一些“新”特性。-------------------思想火花，照亮世界