Fast Reflection Library
2009-02-01 09:25 by 老赵, 13880 visits全文英文版：Fast Reflection Library
这是我在CodePlex上创建的一个项目，它的网址是http://www.codeplex.com/FastReflectionLib，使用Microsoft Public License (Ms-PL)，您可以随意在自己的产品中使用它的全部或部分代码。这个项目用到了我在《方法的直接调用，反射调用与Lambda表达式调用》和《这下没理由嫌Eval的性能差了吧？》两篇文章里用到的做法，并加以提炼和扩展发布的项目——随便搞搞，留个印记，也供以后参考。
基本使用方式
反射是.NET中非常重要的功能。使用反射来构造对象、调用方法或是访问属性是某些项目中常用的做法之一（例如ORM框架）。众所周知，与一个成员的直接访问相比，反射调用的性能要低好几个数量级。FastReflectionLib提供了一种简便的方式，使一些常用反射调用的性能得到大幅提高。如下：
using System; using System.Reflection; using FastReflectionLib; namespace SimpleConsole { class Program { static void Main(string[] args) { PropertyInfo propertyInfo = typeof(string).GetProperty("Length"); MethodInfo methodInfo = typeof(string).GetMethod("Contains"); string s = "Hello World!"; // get value by normal reflection int length1 = (int)propertyInfo.GetValue(s, null); // get value by the extension method from FastReflectionLib, // which is much faster int length2 = (int)propertyInfo.FastGetValue(s); // invoke by normal reflection bool result1 = (bool)methodInfo.Invoke(s, new object[] { "Hello" }); // invoke by the extension method from FastReflectionLib, // which is much faster bool result2 = (bool)methodInfo.FastInvoke(s, new object[] { "Hello" }); } } }
在得到了PropertyInfo或MethodInfo对象之后，我们可以使用GetValue或Invoke方法来访问属性或调用方法。在FastReflectionLib中为PropertyInfo、MethodInfo等对象定义了对应的扩展方法，于是我们就可以使用这些扩展方法（从代码上看来，基本上只是在原来的方法之前加上“Fast”）来进行调用，与之前的方法相比，新的扩展方法性能有极大的提高。
直接使用各工作对象
各FastXxx方法实际上是将PropertyInfo等对象作为Key去一个Cache中获取对应的工作对象，然后调用工作对象上对应的方法。因此，直接调用工作对象可以获得更好的性能。各工作对象类型的对应关系如下：
- PropertyInfo：IPropertyAccessor
- MethodInfo：IMethodInvoker
- ConstructorInfo：IConstructorInvoker
- FieldInfo：IFieldAccessor
我们可以使用FastReflectionCaches.MethodInvokerCache来获取一个IMethodInvoker对象：
static void Execute(MethodInfo methodInfo, object instance, int times) { IMethodInvoker invoker = FastReflectionCaches.MethodInvokerCache.Get(methodInfo); object[] parameters = new object[0]; for (int i = 0; i < times; i++) { invoker.Invoke(instance, parameters); } }
工作对象的默认实现与扩展
在FastReflectionLib中，已经提供了IPropertyAccessor等接口的默认实现。该实现将会构造一颗表达式树（Expression Tree）并将其编译（调用其Compile方法）以获得一个与反射方法签名相同的委托对象。这是一种简单、通用而安全的实现，由于Compile方法使用了Emit，其性能也较为令人满意（可见下面的性能测试）。但是这并不是性能最高的做法，如果使用Emit生成最优化的代码，其性能甚至会高于方法的直接调用（例如Dynamic Reflection Library）。如果您想使用更好的实现来替换，则可以自行构造一个工作对象接口的实现，并替换对应的Factory：
public class BetterPropertyAccessor : IPropertyAccessor { public BetterPropertyAccessor(PropertyInfo propertyInfo) { ... } ... } public class BetterPropertyAccessorFactory : IFastReflectionFactory<PropertyInfo, IPropertyAccessor> { public IPropertyAccessor Create(PropertyInfo key) { return new BetterPropertyAccessor(key); } } class Program { static void Main(string[] args) { FastReflectionFactories.PropertyAccessorFactory = new BetterPropertyAccessorFactory(); ... } }
缓存的默认实现与扩展
在FastReflectionLib中使用基于System.Collections.Generic.Dictionary
public class BetterMethodInvokerCache : IFastReflectionCache<MethodInfo, IMethodInvoker> { public IMethodInvoker Get(MethodInfo key) { ... } } class Program { static void Main(string[] args) { FastReflectionCaches.MethodInvokerCache = new BetterMethodInvokerCache(); ... } }
根据需要自行缓存工作对象
FastReflectionLib中通过PropertyInfo等对象作为Key，对PropertyAccessor等工作对象进行缓存。但是在某些场景下，您也可以选择合适的方式来自行缓存工作对象。与FastReflectionLib源码同时发布的CustomCache示例网站中包含了一个FastEval扩展，在某些场景下，我们可以使用这个更高效的方法来替换内置的Eval方法。这个示例的特点如下：
- 使用对象的类型和属性名同时作为缓存的Key获取对应的PropertyAccessor对象
- 使用PropertyAccessor获取“匿名对象”中的属性值
- 缓存的作用域为特定页面，而不是整个AppDomain。
性能测试
FastReflectionLib源码中包含了一个性能测试项目，您可以从中看出FastReflectionLib对于反射的性能改进。摘录部分数据如下（测试在我的笔记本上运行，Release编译）。
执行以下方法：
public class Test { public void MethodWithArgs(int a1, string a2) { } }
进行一百万次调用，结果如下：
| 调用方式 | 消耗时间（秒） |
| 方法直接调用 | 0.0071397 |
| 内置反射调用 | 1.4936181 |
| 工作对象调用 | 0.0468326 |
| Fast方法调用 | 0.1373712 |
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