.NET Core/Framework如何创建委托大幅度提高反射调用

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

.NET Core/Framework如何创建委托大幅度提高反射调用


▲ 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。

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