用lambda表达式树优化反射

本节重点不讲反射机制，而是讲lambda表达式树来替代反射中常用的获取属性和方法，来达到相同的效果但却比反射高效。

每个人都知道，用反射调用一个方法或者对属性执行setvalue和getvalue操作的时候都会比直接调用慢很多，这其中设计到clr中内部的处理，不做深究。然而，我们在某些情况下又无法不使用反射，比如：在一个orm框架中，你要将一个datarow转化为一个对象，但你又不清楚该对象有什么属性，这时候你就需要写一个通用的泛型方法来处理，以下代码写得有点恶心，但不妨碍理解意思:

 

　　　　 //将datareader转化为一个对象
　　　　 private static t getobj<t>(sqlitedatareader reader) where t : class
        {
            t obj = new t();
            propertyinfo[] pros = obj.gettype().getproperties();
            foreach (propertyinfo item in pros)
            {
                try
                {
                    int32 index = reader.getordinal(item.name);
                    string result = reader.getstring(index);
                    if (typeof(string) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, result);
                        continue;
                    }
                    if (typeof(datetime) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.todatetime(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(boolean) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.toboolean(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(int32) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.toint32(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(single) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.tosingle(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(single) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.tosingle(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(double) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.todouble(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(decimal) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.todecimal(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(byte) == item.propertytype)
                    {
                        item.setvalue(obj, convert.tobyte(result));
                        continue;
                    }
                }
                catch (argumentoutofrangeexception ex)
                {
                    continue;
                }
            }
            return obj;
        }

 

　　对于这种情况，其执行效率是特别低下的，具体多慢在下面例子会在.net core平台上和.net framework4.0运行测试案例.对于以上我举例的情况，效率上我们还可以得到提升。但对于想在运行时修改一下属性的名称或其他操作，反射还是一项特别的神器，因此在某些情况下反射还是无法避免的。

但是对于只是简单的setvalue或者getvalue，包括用反射构造函数，我们可以想一个中继的方法，那就是使用表达式树。对于不理解表达式树的，可以到微软文档查看，。表达式树很容易通过对象模型表示表达式，因此强烈建议学习。查看以下代码：

        static void main()
        {
            dog dog = new dog();
            propertyinfo propertyinfo = dog.gettype().getproperty(nameof(dog.name));  //获取对象dog的属性
            methodinfo settermethodinfo = propertyinfo.getsetmethod();  //获取属性name的set方法

            parameterexpression param = expression.parameter(typeof(dog), "param");
            expression getpropertyvalueexp = expression.lambda(expression.property(param, nameof(dog.name)), param);
            expression<func<dog, string>> getpropertyvaluelambda = (expression<func<dog, string>>)getpropertyvalueexp;
            parameterexpression paramo = expression.parameter(typeof(dog), "param");
            parameterexpression parami = expression.parameter(typeof(string), "newvalue");
            methodcallexpression methodcallsetterofproperty = expression.call(paramo, settermethodinfo, parami);
            expression setpropertyvalueexp = expression.lambda(methodcallsetterofproperty, paramo, parami);
            expression<action<dog, string>> setpropertyvaluelambda = (expression<action<dog, string>>)setpropertyvalueexp;

            //创建了属性name的get方法表达式和set方法表达式,当然只是最简单的
            func<dog, string> getter = getpropertyvaluelambda.compile(); 
            action<dog, string> setter = setpropertyvaluelambda.compile();

            setter?.invoke(dog, "wlj");  //我们现在对dog这个对象的name属性赋值
            string dogname = getter?.invoke(dog);  //获取属性name的值
            
            console.writeline(dogname);
            console.readkey();
        }

        public class dog
        {
            public string name { get; set; }
        }

 

 以下代码可能很难看得懂，但只要知道我们创建了属性的get、set这两个方法就行，其结果最后也能输出狗的名字 wlj,拥有expressiontree的好处是他有一个名为compile（）的方法，它创建一个代表表达式的代码块。现在是最有趣的部分，假设你在编译时不知道类型（在这篇文章中包含的代码我在不同的程序集上创建了一个类型）你仍然可以应用这种技术，我将对于常用的属性的set，get操作进行分装。

       　　/// <summary>
    　　/// 属性类，仿*射中的propertyinfo
    /// </summary>
    　　public class property
    {

        private readonly propertygetter getter;
        private readonly propertysetter setter;
        public string name { get; private set; }

        public propertyinfo info { get; private set; }

        public property(propertyinfo propertyinfo)
        {
            if (propertyinfo == null)
                throw new nullreferenceexception("属性不能为空");
            this.name = propertyinfo.name;
            this.info = propertyinfo;
            if (this.info.canread)
            {
                this.getter = new propertygetter(propertyinfo);
            }

            if (this.info.canwrite)
            {
                this.setter = new propertysetter(propertyinfo);
            }
        }


        /// <summary>
        　　 /// 获取对象的值
        /// </summary>
        　　/// <param name="instance"></param>
        　　/// <returns></returns>
        　　 public object getvalue(object instance)
        {
            return getter?.invoke(instance);
        }


        /// <summary>
        　　 /// 赋值操作
        /// </summary>
        　　/// <param name="instance"></param>
        　　/// <param name="value"></param>
        　　 public void setvalue(object instance, object value)
        {
            this.setter?.invoke(instance, value);
        }

        private static readonly concurrentdictionary<type, core.reflection.property[]> securitycache = new concurrentdictionary<type, property[]>();

        public static core.reflection.property[] getproperties(type type)
        {
            return securitycache.getoradd(type, t => t.getproperties().select(p => new property(p)).toarray());
        }

    }

     /// <summary>
    　　/// 属性get操作类
     /// </summary>
   　　 public class propertygetter
     {
        private readonly func<object, object> funcget;

        public propertygetter(propertyinfo propertyinfo) : this(propertyinfo?.declaringtype, propertyinfo.name)
        {

        }

        public propertygetter(type declaretype, string propertyname)
        {
            if (declaretype == null)
            {
                throw new argumentnullexception(nameof(declaretype));
            }
            if (propertyname == null)
            {
                throw new argumentnullexception(nameof(propertyname));
            }



            this.funcget = creategetvaluedeleagte(declaretype, propertyname);
        }


        //代码核心部分
       　　   private static func<object, object> creategetvaluedeleagte(type declaretype, string propertyname)
        {
            // (object instance) => (object)((declaringtype)instance).propertyname

            　　　　var param_instance = expression.parameter(typeof(object));
            var body_objtotype = expression.convert(param_instance, declaretype);
            var body_gettypeproperty = expression.property(body_objtotype, propertyname);
            var body_return = expression.convert(body_gettypeproperty, typeof(object));
            return expression.lambda<func<object, object>>(body_return, param_instance).compile();
        }

        public  object invoke(object instance)
        {
            return this.funcget?.invoke(instance);
        }
    }


  　public class propertysetter
    {
        private readonly action<object, object> setfunc;

        public propertysetter(propertyinfo property)  
        {
            if (property == null)

            {
                throw new argumentnullexception(nameof(property));
            }
            this.setfunc = createsetvaluedelagate(property);
        }



        private static action<object, object> createsetvaluedelagate(propertyinfo property)
        {
            // (object instance, object value) => 
            //     ((instancetype)instance).set_xxx((propertytype)value)

            //声明方法需要的参数
            var param_instance = expression.parameter(typeof(object));
            var param_value = expression.parameter(typeof(object));

            var body_instance = expression.convert(param_instance, property.declaringtype);
            var body_value = expression.convert(param_value, property.propertytype);
            var body_call = expression.call(body_instance, property.getsetmethod(), body_value);

            return expression.lambda<action<object, object>>(body_call, param_instance, param_value).compile();
        }

        public void invoke(object instance, object value)
        {
            this.setfunc?.invoke(instance, value);
        }
    }

在将代码应用到实例：

            dog dog = new dog();
            propertyinfo propertyinfo = dog.gettype().getproperty(nameof(dog.name));
            
            //反射操作
            propertyinfo.setvalue(dog, "wlj");
            string result = propertyinfo.getvalue(dog) as string;
            console.writeline(result);
            
            //表达式树的操作
            property property = new property(propertyinfo);
            property.setvalue(dog, "wlj2");
            string result2 = propertyinfo.getvalue(dog) as string;
            console.writeline(result2);        

发现其实现的目的与反射一致，但效率却有明显的提高。

以下测试以下他们两之间的效率。测试代码如下：

　　　　　　　student student = new student();
            propertyinfo propertyinfo = student.gettype().getproperty(nameof(student.name));
            property expproperty = new property(propertyinfo);

            int32 loopcount = 1000000;
            codetimer.initialize();  //测试环境初始化

            //下面该方法个执行1000000次

            codetimer.time("基础反射", loopcount, () => { 
                propertyinfo.setvalue(student, "fode",null);
            });
            codetimer.time("lambda表达式树", loopcount, () => {
                expproperty.setvalue(student, "fode");
            });
            codetimer.time("直接赋值", loopcount, () => {
                student.name = "fode";
            });
            console.readkey();

其.net4.0环境下运行结果如下：

.net core环境下运行结果：

 

从以上结果可以知道，迭代同样的次数反射需要183ms，而用表达式只要34ms，直接赋值需要7ms，在效率上，使用表达式这种方法有显著的提高，您可以看到使用此技术可以完全避免使用反射时的性能损失。反射之所以效率有点低主要取决于其加载的时候时在运行期下，而表达式则在编译期，下篇有空将会介绍用emit技术优化反射，会比表达式略快一点。

注：对于常用对象的属性，最好将其缓存起来，这样效率会更高。。

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