淺談.NET反射機(jī)制的性能優(yōu)化

在進(jìn)入解釋型模版引擎的探討之前，我決定先分享一下這篇博客。因?yàn)樵诮忉屝鸵胬飳?huì)引入反射的概念來(lái)實(shí)現(xiàn)更多、更復(fù)雜的功能?？赡艽蠹艺劦椒瓷涿娌考∪舛奸_(kāi)始抽搐了吧！因?yàn)樵谕泄苷Z(yǔ)言里面，最臭名昭著的就是反射！它的性能實(shí)在是太低了，甚至在很多時(shí)候讓我們無(wú)法忍受。不過(guò)不用那么糾結(jié)了，老陳今天就來(lái)分享一下如何來(lái)優(yōu)化反射！

概述

本文涉及到的反射優(yōu)化的途徑有如下兩種：

1. 通過(guò)Delegate.CreateDelegate()創(chuàng)建委托進(jìn)行優(yōu)化
2. 通過(guò).NET4的動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行優(yōu)化

如果您還知道其他更加有效的優(yōu)化途徑，請(qǐng)不吝賜教！

準(zhǔn)備工作

今天我們總計(jì)要對(duì)比五種不同的調(diào)用對(duì)象成員的方式，也算是一種性能測(cè)評(píng)。

在開(kāi)始之前，我們首先定義一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)象和一個(gè)方法，以供測(cè)試之用：

 1 namespace ReflectionOptimization
 2 {
 3 public sealed class TestObject
 4 {
 5 public int Add(int a, int b)
 6 {
 7 // 簡(jiǎn)單演示
 8 return a + b;
 9 }
10 }
11 }

這個(gè)類非常簡(jiǎn)單，只提供了一個(gè)方法，這個(gè)方法返回兩個(gè)整形的和。接下來(lái)我們看看執(zhí)行時(shí)間測(cè)量的代碼，很簡(jiǎn)單，想必您已經(jīng)駕輕就熟了：

 1 private static double _Run(string description, Action<int, int> action, int a, int b)
 2 {
 3 if (action == null) throw new ArgumentNullException("action");
 4 
 5 // 啟動(dòng)計(jì)時(shí)器
 6 var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
 7 
 8 // 運(yùn)行要測(cè)量的代碼
 9 action(a, b);
10 
11 // 終止計(jì)時(shí)
12 stopwatch.Stop();
13 
14 // 輸出結(jié)果
15 Console.WriteLine("{0}: {1}", description, stopwatch.Elapsed.TotalMilliseconds.ToString(CultureInfo.InvariantCulture));
16 
17 // 返回執(zhí)行時(shí)間
18 return stopwatch.Elapsed.TotalMilliseconds;
19 }

以上測(cè)量時(shí)間的方法返回了執(zhí)行時(shí)間，因?yàn)槲覀円诤竺嬗玫竭@個(gè)值，在執(zhí)行多次之后取個(gè)平均值，以求測(cè)試的公平性、權(quán)威性。

編碼實(shí)現(xiàn)

首先我們來(lái)看看原生反射的實(shí)現(xiàn)：

1 var obj = new TestObject();
2 var add = obj.GetType().GetMethod("Add");
3 
4 for (var i = 0; i < _TIMES; i++) add.Invoke(obj, new object[] {a, b});

然后我們看看.NET4動(dòng)態(tài)編程的實(shí)現(xiàn)：

1 dynamic obj = new TestObject();
2 
3 // 有木有發(fā)現(xiàn)這個(gè)代碼超級(jí)簡(jiǎn)單？
4 for (var i = 0; i < _TIMES; i++) obj.Add(a, b);

最后我們看看如何使用委托來(lái)優(yōu)化反射：

 1 // 委托
 2 public delegate int AddMethod(int a, int b);
 3 
 4 // 實(shí)現(xiàn)
 5 var obj = new TestObject();
 6 var objType = obj.GetType();
 7 var add = objType.GetMethod("Add");
 8 var d = (AddMethod)Delegate.CreateDelegate(typeof(AddMethod), obj, add);
 9 
10 for (var i = 0; i < _TIMES; i++) d(a, b);

上面的代碼看起來(lái)多了幾行，而且還需要自定義一個(gè)委托，寫(xiě)起來(lái)挺麻煩的。因此我們的測(cè)試代碼里面還實(shí)現(xiàn)了另外一種形式，其實(shí)它也是委托：

var d = (Func<TestObject, int, int, int>)Delegate.CreateDelegate(typeof(Func<TestObject, int, int, int>), add);

測(cè)試總結(jié)

我們首先在Debug模式下將整個(gè)測(cè)試代碼運(yùn)行5遍，然后分別記錄平均值，然后再到Release模式下重復(fù)該測(cè)試。

測(cè)試的過(guò)程不再闡述，測(cè)試結(jié)果整理如下：

Debug模式：

Release模式：

點(diǎn)評(píng)&結(jié)論：

• 使用委托優(yōu)化反射之后，其性能與直接調(diào)用相差無(wú)幾，保持在同一個(gè)數(shù)量級(jí)之內(nèi)，對(duì)性能要求極度苛刻時(shí)推薦此方案；
• 顯式委托（Delegate）和匿名委托（Func）性能差異非常不明顯，但顯式委托的性能還是好一點(diǎn)； 
• 原生反射比直接調(diào)用慢出了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，性能差異達(dá)到了200倍之多！
• .NET 4的動(dòng)態(tài)編程語(yǔ)法相當(dāng)簡(jiǎn)潔，其性能只比直接調(diào)用高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，由于其語(yǔ)法相當(dāng)簡(jiǎn)潔，我們推薦這種做法！
• 原生反射技術(shù)在Debug模式和Release模式下沒(méi)有太大差異，但其他方式有較為明顯的優(yōu)化效果（請(qǐng)思考為什么）；
• 雖然我們今天的測(cè)試不能完全意味著反射優(yōu)化之后可以和直接調(diào)用相媲美，但至少可以從某種程度上擊敗那些個(gè)謠言——誰(shuí)說(shuō)反射就一定會(huì)慢（嘻嘻）！

代碼下載：淺談反射優(yōu)化.zip