.NET Core/Framework如何创建委托大幅度提高反射调用的性能详解
前言
大家都知道反射伤性能，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。
反射是一种很重要的技术，然而它与直接调用相比性能要慢很多，因此如何优化反射性能也就成为一个不得不面对的问题。 目前最常见的优化反射性能的方法就是采用委托：用委托的方式调用需要反射调用的方法（或者属性、字段）。
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) });
assert.isnotnull(method);
// 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;
}
}
}
}
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。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。