.NET Core/Framework如何創建委托大幅度提高反射調用的性能詳解

來源：懂視網責編：小采時間：2020-11-27 22:34:53

.NET Core/Framework如何創建委托大幅度提高反射調用的性能詳解

.NET Core/Framework如何創建委托大幅度提高反射調用的性能詳解:前言大家都知道反射傷性能，但不得不反射的時候又怎么辦呢？當真的被問題逼迫的時候還是能找到解決辦法的。反射是一種很重要的技術，然而它與直接調用相比性能要慢很多，因此如何優化反射性能也就成為一個不得不面對的問題。目前最常見的優化反射性能的方

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導讀.NET Core/Framework如何創建委托大幅度提高反射調用的性能詳解:前言大家都知道反射傷性能，但不得不反射的時候又怎么辦呢？當真的被問題逼迫的時候還是能找到解決辦法的。反射是一種很重要的技術，然而它與直接調用相比性能要慢很多，因此如何優化反射性能也就成為一個不得不面對的問題。目前最常見的優化反射性能的方

前言

大家都知道反射傷性能，但不得不反射的時候又怎么辦呢？當真的被問題逼迫的時候還是能找到解決辦法的。

反射是一種很重要的技術，然而它與直接調用相比性能要慢很多，因此如何優化反射性能也就成為一個不得不面對的問題。目前最常見的優化反射性能的方法就是采用委托：用委托的方式調用需要反射調用的方法（或者屬性、字段）。

為反射得到的方法創建一個委托，此后調用此委托將能夠提高近乎直接調用方法本身的性能。（當然 Emit 也能夠幫助我們顯著提升性能，不過直接得到可以調用的委托不是更加方便嗎？）

性能對比數據

▲ 沒有什么能夠比數據更有說服力（注意后面兩行是有秒數的）

可能我還需要解釋一下那五行數據的含義：

直接調用（😏應該沒有什么比直接調用函數本身更有性能優勢的吧）
做一個跟直接調用的方法功能一模一樣的委托（😮目的是看看調用委托相比調用方法本身是否有性能損失，從數據上看，損失非常小）
本文重點將反射出來的方法創建一個委托，然后調用這個委托（🤩看看吧，性能跟直接調差別也不大嘛）
先反射得到方法，然后一直調用這個方法（😥終于可以看出來反射本身還是挺傷性能的了，50 多倍的性能損失啊）
緩存都不用，從頭開始反射然后調用得到的方法（😒100 多倍的性能損失了）

以下是測試代碼，可以更好地理解上圖數據的含義：

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Reflection;

namespace Walterlv.Demo
{
 public class Program
 {
 static void Main(string[] args)
 {
 // 調用的目標實例。
 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);

 // 將反射找到的方法創建一個委托。
 var func = InstanceMethodBuilder<int, int>.CreateInstanceMethod(instance, method);

 // 跟被測方法功能一樣的純委托。
 Func<int, int> pureFunc = value => value;

 // 測試次數。
 var count = 10000000;

 // 直接調用。
 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 - 直接調用");

 // 使用同樣功能的 Func 調用。
 watch.Restart();
 for (var i = 0; i < count; i++)
 {
 var result = pureFunc(5);
 }

 watch.Stop();
 Console.WriteLine($"{watch.Elapsed} - {count} 次 - 使用同樣功能的 Func 調用");

 // 使用反射創建出來的委托調用。
 watch.Restart();
 for (var i = 0; i < count; i++)
 {
 var result = func(5);
 }

 watch.Stop();
 Console.WriteLine($"{watch.Elapsed} - {count} 次 - 使用反射創建出來的委托調用");

 // 使用反射得到的方法緩存調用。
 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緩存調用");

 // 直接使用反射調用。
 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 - 直接使用反射調用");
 }

 private class StubClass
 {
 public int Test(int i)
 {
 return i;
 }
 }
 }
}

如何實現

實現的關鍵就在于 MethodInfo.CreateDelegate 方法。這是 .NET Standard 中就有的方法，這意味著 .NET Framework 和 .NET Core 中都可以使用。

此方法有兩個重載：

要求傳入一個類型，而這個類型就是應該轉成的委托的類型

要求傳入一個類型和一個實例，一樣的，類型是應該轉成的委托的類型

他們的區別在于前者創建出來的委托是直接調用那個實例方法本身，后者則更原始一些，真正調用的時候還需要傳入一個實例對象。

拿上面的 StubClass 來說明會更直觀一些：

private class StubClass
{
 public int Test(int i)
 {
 return i;
 }
}

前者得到的委托相當于 int Test(int i) 方法，后者得到的委托相當于 int Test(StubClass instance, int i) 方法。（在 IL 里實例的方法其實都是后者，而前者更像 C# 中的代碼，容易理解。）

單獨使用 CreateDelegate 方法可能每次都需要嘗試第一個參數到底應該傳入些什么，于是我將其封裝成了泛型版本，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>
 /// 調用時就像 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>
 /// 調用時就像 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>));
 }
 }
}

泛型的多參數版本可以使用泛型類型生成器生成，我在生成代碼，從 <T> 到 <T1, T2, Tn> —— 自動生成多個類型的泛型 - 呂毅一文中寫了一個泛型生成器，可以稍加修改以便適應這種泛型類。

總結

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