一次失败的尝试（下）：无法使用泛型的Attribute
2009-11-11 00:07 by 老赵, 17500 visits原本打算两篇写在一起，但是我认为这两个话题本身并没有太大关联，因此分开，便于查询。其实在构建Attribute的时候，我们经常会从构造函数中传入一个Type类型，然后在Attribute中使用Activator.CreateInstance或其他的“反射”方法来构造对象。那么，我忽然想，为什么不能使用泛型的Attribute呢？
例如，ASP.NET MVC的ModelBinderAttribute是这样定义的：
[AttributeUsage(ValidTargets, AllowMultiple = false, Inherited = false)] public sealed class ModelBinderAttribute : CustomModelBinderAttribute { public ModelBinderAttribute(Type binderType) { // 省略各种校验 ... BinderType = binderType; } public Type BinderType { get; private set; } public override IModelBinder GetBinder() { try { return (IModelBinder)Activator.CreateInstance(BinderType); } catch (Exception ex) { ... } } }
但是，我很想设计出这样的ModelBinderAttribute：
public class ModelBinderAttribute<TBinder> : CustomModelBinderAttribute where TBinder : IModelBinder, new() { public override IModelBinder GetBinder() { return new TBinder(); } }
于是，我们便可以这样使用Attribute标记：
[ModelBinder<SomeBinder>]
从这个例子中便可以看出泛型类的优点，由于我们可以添加泛型约束，因此就直接保证了TBinder的类型是IModelBinder而无须校验，也可以轻易地使用默认构造函数来创建对象，从而避免了反射的开销。但问题就来了，这段代码没法编译通过，其错误便是：
A generic type cannot derive from 'CustomModelBinderAttribute' because it is an attribute class.
这不禁令人大失所望，但这又是为什么呢？似乎在这里有一些说法。有人说：
Attribute修饰在编译期进行，但是泛型类只有在运行时才能获得最终的类型信息。由于Attribute会影响编译效果，因此它必须在编译期“完成”。这篇MSDN文章有更多信息。
“Attribute影响编译效果”这点有些道理（例如AttributeUsageAttribute），但是我认为编译期其实只会识别一些特别的标记，而更多的标记只是在运行时才使用的。
此外，也有人指出ECMA-334中的说法：
ECMA-334，14.16节写到：“下列某些环境下必须使用常量表达式，如果编译期无法完整求出表达式的值，则会出现编译错误。”Attribute在列表中
但我认为，其实只要在标记时提供了明确的类型（即[ModelBinder<SomeBinder>]，而不是[ModelBinder<T> where...]），编译器还是可以在编译期间得到完整信息的。而ECMA这段文字只是对Attribute的“参数”提出了要求，个人认为并没有提及Attribute类型。
而我比较认可的是被标记为答案的说法：
那个，我不知道为什么没法这么做，但我可以确定这不是CLI的问题。CLI规约（spec）并没有提到这点（至少我没发现），而且其实你可以使用IL来直接创建泛型的Attribute。只不过，C# 3的规约禁止了这一点——10.1.4节“基类规约”并没有给出任何理由。
注释版的ECMA C# 2规约也没有提供任何有用的信息，尽管它给出了一些不允许的示例。C# 3规约的注释版应该明天就到了……我想看看它里面有没有更多说明。不管怎样，这肯定是个语言的约束，而不是一个运行时的限制。
修改：Eric Lippert的答复（总结）是，没有什么特别的原因，只是为了避免增加语言和编译器的复杂度，这个功能看上去并没有太大帮助。
那么这点在C# 4里有没有改进呢？答案是否定的，Eric Lippert已经明确了这一点：
没错（指C# 4不会有这个功能）。这个功能在优先级列表中的重要性还是很低。
无论这个特性是否真的重要，但是这的确给我带来了一定不便。这并不仅仅是缺少了静态检查等等，更重要的是少了显式的泛型参数，有些做法就无法实现了。例如，如果我要根据不同的TBinder来缓存它的实例，那么我本可以使用“泛型字典”的方式：
public static class ModelBinderCache<TBinder> where TBinder: IModelBinder, new() { static ModelBinderCache() { Instance = new TBinder(); } public static TBinder Instance { get; private set; } }
使用这种方式来“保存数据”，使用T来获取Instance的性能非常高，而且它的静态构造函数还是线程安全的，这为我们省了很多事情。如果像现在那样，我们只能获得一个Type对象，那么唯一可做的只能是使用字典进行存储了。只可惜，即便是不考虑线程安全特性，从字典中查找对象的性能，可能还不如直接构造一个对象——更别说如果配合了ReaderWriterLockSlim之后，锁会占用很大一部分开销。
因此，还是很遗憾的。不过事在人为，在受限的环境下研究提升性能的方式也有别样的乐趣。
真有精力。