反射(4)反射性能問題：直接調用vs反射調用

　　很多人都說使用反射會有性能問題，那到底會比直接調用慢多少呢，下面就來測試一下。

直接調用vs反射調用

下面就來寫個demo來驗證下直接調用和反射調用的性能差異，代碼如下：

namespace ConsoleApplication7
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //比較直接調用和反射調用的性能差異
            //7ms vs 365ms
            int times = 1000000;
            var program = new Program();
            CodeTimerHelper.Initialize();

            CodeTimerHelper.Time("直接調用", times, () =>
            {
                program.Call();
            });

            var t = typeof(Program);
            var obj = Activator.CreateInstance(t);
            CodeTimerHelper.Time("反射調用", times, () =>
            {
                t.InvokeMember("Call", BindingFlags.InvokeMethod, null, obj, null);
            });

            Console.ReadKey();
        }

        /// <summary>
        /// 測試方法
        /// </summary>
        public void Call()
        {
        }

    }
}

 

測試結果：

從100萬次調用結果來看，確實就像很多人所說的，兩者在性能上具有數量級的差距。 

 

為什么反射有性能損失

既然反射性能有損失，那具體損失在哪里呢？

1，反射是基於程序集和元數據的，在使用反射的時候，會搜索元數據，而元數據是基於字符串的，並且無法預編譯，所以這一系列的操作對性能有影響。

2，大量的裝箱拆箱也對性能有影響。由於我們對目標類型是未知的，而且向方法傳遞的參數通常是object類型的，所以會有大量的裝箱和拆箱。

 

反射性能優化方案

我們已經知道使用反射有性能問題，但是有些場景下又不得不使用反射技術，所以要想辦法優化反射性能。

這里就引用老趙公開的System.Linq.Expressions.Expression<TDelegate>表達式樹的類，與直接調用進行對比，代碼如下：

//3，基於表達式樹
var methodInfo = t.GetMethod("Call");
var executor = new DynamicMethodExecutor(methodInfo);
CodeTimerHelper.Time("Dynamic executor", times, () =>
{
    executor.Execute(obj, null);
});

 

測試結果：

哇，同樣的100萬次調用，使用DynamicMethodExecutor調用跟直接調用的性能相差無幾。

附DynamicMethodExecutor的封裝代碼：

/// <summary>
/// 
/// </summary>
public class DynamicMethodExecutor
{
    private Func<object, object[], object> m_execute;

    public DynamicMethodExecutor(MethodInfo methodInfo)
    {
        this.m_execute = this.GetExecuteDelegate(methodInfo);
    }

    public object Execute(object instance, object[] parameters)
    {
        return this.m_execute(instance, parameters);
    }

    private Func<object, object[], object> GetExecuteDelegate(MethodInfo methodInfo)
    {
        // parameters to execute
        ParameterExpression instanceParameter = Expression.Parameter(typeof(object), "instance");
        ParameterExpression parametersParameter = Expression.Parameter(typeof(object[]), "parameters");

        // build parameter list
        List<Expression> parameterExpressions = new List<Expression>();
        ParameterInfo[] paramInfos = methodInfo.GetParameters();
        for (int i = 0; i < paramInfos.Length; i++)
        {
            // (Ti)parameters[i]
            BinaryExpression valueObj = Expression.ArrayIndex(parametersParameter, Expression.Constant(i));
            UnaryExpression valueCast = Expression.Convert(valueObj, paramInfos[i].ParameterType);
            parameterExpressions.Add(valueCast);
        }

        // non-instance for static method, or ((TInstance)instance)
        Expression instanceCast = methodInfo.IsStatic ? null : Expression.Convert(instanceParameter, methodInfo.ReflectedType);

        // static invoke or ((TInstance)instance).Method
        MethodCallExpression methodCall = Expression.Call(instanceCast, methodInfo, parameterExpressions);

        // ((TInstance)instance).Method((T0)parameters[0], (T1)parameters[1], ...)
        if (methodCall.Type == typeof(void))
        {
            Expression<Action<object, object[]>> lambda = Expression.Lambda<Action<object, object[]>>(methodCall, instanceParameter, parametersParameter);
            Action<object, object[]> execute = lambda.Compile();
            return (instance, parameters) =>
            {
                execute(instance, parameters);
                return null;
            };
        }
        else
        {
            UnaryExpression castMethodCall = Expression.Convert(methodCall, typeof(object));
            Expression<Func<object, object[], object>> lambda = Expression.Lambda<Func<object, object[], object>>(castMethodCall, instanceParameter, parametersParameter);
            return lambda.Compile();
        }
    }

 

 除了使用linq的表達式樹生成Delegate的方法外，還有比如，CodeDom生成代碼並動態編譯，或者使用Emit來直接編寫IL的方法來提高反射的性能，但是相對來說，上面這個方法是最簡單的。

至此，整個反射的總結就完成了!

參考文章

方法的直接調用，反射調用與……Lambda表達式調用

C#基礎知識梳理系列十五：反射

二、什么是反射、反射可以做些什么