.NET Core/Framework 创建委托以大幅度提高反射调用的性能
都知道反射伤性能,但不得不反射的时候又怎么办呢?当真的被问题逼迫的时候还是能找到解决办法的。
为反射得到的方法创建一个委托,此后调用此委托将能够提高近乎直接调用方法本身的性能。(当然 Emit 也能够帮助我们显著提升性能,不过直接得到可以调用的委托不是更加方便吗?)
性能对比数据
▲ 没有什么能够比数据更有说服力(注意后面两行是有秒数的)
可能我还需要解释一下那五行数据的含义:
直接调用(?应该没有什么比直接调用函数本身更有性能优势的吧)
做一个跟直接调用的方法功能一模一样的委托(?目的是看看调用委托相比调用方法本身是否有性能损失,从数据上看,损失非常小)
本文重点 将反射出来的方法创建一个委托,然后调用这个委托(?看看吧,性能跟直接调差别也不大嘛)
先反射得到方法,然后一直调用这个方法(?终于可以看出来反射本身还是挺伤性能的了,50 多倍的性能损失啊)
缓存都不用,从头开始反射然后调用得到的方法(?100 多倍的性能损失了)
以下是测试代码,可以更好地理解上图数据的含义:
using System;using System.Diagnostics;using System.Reflection; namespace Walterlv.Demo{ public class Program { static void Main(string[] args) { // 调用的目标实例。 var instance = new StubClass(); // 使用反射找到的方法。 var method = typeof(StubClass).GetMethod(nameof(StubClass.Test), new[] { typeof(int) }); // 将反射找到的方法创建一个委托。 var func = InstanceMethodBuilder<int, int>.CreateInstanceMethod(instance, method); // 跟被测方法功能一样的纯委托。 Func<int, int> pureFunc = value => value; // 测试次数。 var count = 10000000; // 直接调用。 var watch = new Stopwatch(); watch.Start(); for (var i = 0; i < count; i++) { var result = instance.Test(5); } watch.Stop(); Console.WriteLine($"{watch.Elapsed} - {count} 次 - 直接调用"); // 使用同样功能的 Func 调用。 watch.Restart(); for (var i = 0; i < count; i++) { var result = pureFunc(5); } watch.Stop(); Console.WriteLine($"{watch.Elapsed} - {count} 次 - 使用同样功能的 Func 调用"); // 使用反射创建出来的委托调用。 watch.Restart(); for (var i = 0; i < count; i++) { var result = func(5); } watch.Stop(); Console.WriteLine($"{watch.Elapsed} - {count} 次 - 使用反射创建出来的委托调用"); // 使用反射得到的方法缓存调用。 watch.Restart(); for (var i = 0; i < count; i++) { var result = method.Invoke(instance, new object[] { 5 }); } watch.Stop(); Console.WriteLine($"{watch.Elapsed} - {count} 次 - 使用反射得到的方法缓存调用"); // 直接使用反射调用。 watch.Restart(); for (var i = 0; i < count; i++) { var result = typeof(StubClass).GetMethod(nameof(StubClass.Test), new[] { typeof(int) }) ?.Invoke(instance, new object[] { 5 }); } watch.Stop(); Console.WriteLine($"{watch.Elapsed} - {count} 次 - 直接使用反射调用"); } private class StubClass { public int Test(int i) { return i; } } }}
上面的代码中,有一个我们还没有实现的 InstanceMethodBuilder 类型,接下来将介绍如何实现它。
如何实现
实现的关键就在于 MethodInfo.CreateDelegate 方法。这是 .NET Standard 中就有的方法,这意味着 .NET Framework 和 .NET Core 中都可以使用。
此方法有两个重载:
要求传入一个类型,而这个类型就是应该转成的委托的类型
要求传入一个类型和一个实例,一样的,类型是应该转成的委托的类型
他们的区别在于前者创建出来的委托是直接调用那个实例方法本身,后者则更原始一些,真正调用的时候还需要传入一个实例对象。
拿上面的 StubClass 来说明会更直观一些:
private class StubClass{ public int Test(int i) { return i; }}
前者得到的委托相当于 int Test(int i) 方法,后者得到的委托相当于 int Test(StubClass instance, int i) 方法。(在 IL 里实例的方法其实都是后者,而前者更像 C# 中的代码,容易理解。)
单独使用 CreateDelegate 方法可能每次都需要尝试第一个参数到底应该传入些什么,于是我将其封装成了泛型版本,增加易用性。
using System;using System.Linq;using System.Reflection;using System.Diagnostics.Contracts; namespace Walterlv.Demo{ public static class InstanceMethodBuilder<T, TReturnValue> { /// <summary> /// 调用时就像 var result = func(t)。 /// </summary> [Pure] public static Func<T, TReturnValue> CreateInstanceMethod<TInstanceType>(TInstanceType instance, MethodInfo method) { if (instance == null) throw new ArgumentNullException(nameof(instance)); if (method == null) throw new ArgumentNullException(nameof(method)); return (Func<T, TReturnValue>) method.CreateDelegate(typeof(Func<T, TReturnValue>), instance); } /// <summary> /// 调用时就像 var result = func(this, t)。 /// </summary> [Pure] public static Func<TInstanceType, T, TReturnValue> CreateMethod<TInstanceType>(MethodInfo method) { if (method == null) throw new ArgumentNullException(nameof(method)); return (Func<TInstanceType, T, TReturnValue>) method.CreateDelegate(typeof(Func<TInstanceType, T, TReturnValue>)); } }}
泛型的多参数版本可以使用泛型类型生成器生成,我在 生成代码,从 <T> 到 <T1, T2, Tn> —— 自动生成多个类型的泛型 - 吕毅 一文中写了一个泛型生成器,可以稍加修改以便适应这种泛型类。
原文地址:https://blog.walterlv.com/post/create-delegate-to-improve-reflection-performance.html
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