也谈用反射实现Enum→String映射：一种重视性能的方法 (转)
一、问题的提出
最近，博客园有许多blogger提出了为枚举显示中文名称的文章，例如[让枚举成员显示出中文信息]，[利用自定义属性，定义枚举值的详细文本]，[细节决定成败：映射枚举]，[利用DescriptionAttribute定义枚举值的描述信息]，还有原来看过的一些文章（不好意思地址没记）。这些文章的共同特点就是，使用了自定义Attribute附加在枚举值上， 在运行时获取枚举相关的信息。
这种方法中，由于是使用反射，因为有些人关心其中的性能问题——特别是处理大量数据的时候，例如将大量枚举导入到DataGrid的时候；而且人们也发现，Enum本身的ToString方法也使用了反射的方法，因此实际上也存在着速度慢的问题。本文试着以性能为重点，在不失去结构的易读性、可扩展性的条件下，基于以上各位高手的经验，给出一种重视性能的方法。
设计目标：
1，枚举定义形式上使用容易读写的附加Attribute的形式；
2，支持多语言版本，可以很容易地被本地化；
3，调用格式简单。
二、ToString()的性能问题
对于一个枚举值emItem，用下列代码进行测试：
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
s = emItem.ToString();
}
其中s是String类型，emItem是一个MyEnum类型的枚举。
在我的机器上，该循环要花费4900毫秒左右。
当我把其中的“s = emItem.ToString();”换成“s = Enum.GetName(typeof(MyEnum), emItem);”之后，这个时间减少到2300毫秒。
但是必须注意的是，ToString方法和GetName的方法并不是相同的；但是有些时候对于我们来说也许用哪个都可以。
因此我的第一个建议就是，如果可以互换的话，使用GetName代替ToString。
三、 反射的性能问题
显然，上面的两个方法ToString和GetName，都不能解决显示枚举的自定义名，以及提供不同语言版本的问题。因此，很多人采用了反射的方法，像下面这样为每个枚举值增加了Attribute：
public enum MyEnum
{
[EnumItemDescription("Description1")]
EnumValue1 = 1,
[EnumItemDescription("Description2")]
EnumValue2 = 2,
[EnumItemDescription("Description3")]
EnumValue3 = 4,
}
其中，EnumItemDescriptionAttribute是类似于DescriptionAttribute的类。
这样做起来的确非常优雅；在读取该Attribute的值时，大多数使用的是如下的格式：
static string GetStringFromEnum(Enum enumvalue)
{
FieldInfo finfo = enumvalue.GetType().GetField(enumvalue.ToString());
object[] cAttr = finfo.GetCustomAttributes(typeof(EnumItemDescriptionAttribute), true);
if (cAttr.Length > 0)
{
EnumItemDescriptionAttribute desc = cAttr[0] as EnumItemDescriptionAttribute;
if (desc != null)
{
return desc.Description;
}
}
return enumvalue.ToString();
}
事实上，这已经是简化的模式——它没有进行循环。实际上看到的许多blogger的程序中，对所有的FieldInfo进行循环，逐一比较其名字，然后还要对每个FieldInfo的每个Attribute进行循环——也就是说，复杂度是O(n^2)。
那么，当我们用“s = GetStringFromEnum(emItem);”来进行我们进行的第一个实验时，结果是多少呢？
结果是，当我等到30秒的时候我终于不耐烦了；当我正想强行关闭它的时候，它结束了——32秒，即3万2千毫秒。
想想看，它慢也是当然的——每次将一个枚举值映射为字符串时，都要进行反射调用，而且每次还都要调用Enum.ToString这个本来就慢腾腾的家伙！
四、Dictionay + Reflection的缓存式实现尝试
我们回头来想一想，我们为什么必须，或者说更喜欢在这里使用反射？
因为如果不用反射，我们就必须写一个像下面这样的映射函数：
static string StringFromEnum(MyEnum enumValue)
{
switch (enumValue)
{
case MyEnum.EnumValue1:
return "String1";
case MyEnum.EnumValue2:
return "String2";
case MyEnum.EnumValue3:
return "String3";
}
return enumValue.ToString();
}
（或者我们也可以用一个Dictionary<MyEnum, string>来维护）
也就是说，这样就把“枚举值”和“枚举值的名字”割裂开来了；从设计的角度来说，这样的确为以后的维护增加了困难；但是这样做的速度的确很快。
那么，我们如果把这二者结合起来，不就完美了吗？首先用反射读取所有的Attribute，然后将之存储到一个列表备用；以后每次调用时，不再进行反射调用，而是查询这个列表（相当于缓存）不就可以了吗？程序如下：
public class EnumMap
{
private Type internalEnumType;
private Dictionary<Enum, string> map;
public EnumMap(Type enumType)
{
if (!enumType.IsSubclassOf(typeof(Enum)))
{
throw new InvalidCastException();
}
internalEnumType = enumType;
FieldInfo[] staticFiles = enumType.GetFields(BindingFlags.Public | BindingFlags.Static);
map = new Dictionary<Enum, string>(staticFiles.Length);
for (int i = 0; i < staticFiles.Length; i++)
{
if (staticFiles[i].FieldType == enumType)
{
string description = "";
object[] attrs = staticFiles[i].GetCustomAttributes(typeof(EnumItemDescriptionAttribute), true);
description = attrs.Length > 0 ?
((EnumItemDescriptionAttribute)attrs[0]).Description :
//若没找到EnumItemDescription标记，则使用该枚举值的名字
description = staticFiles[i].Name;
map.Add((Enum)staticFiles[i].GetValue(enumType), description);
}
}
}
public string this[Enum item]
{
get
{
if (item.GetType() != internalEnumType)
{
throw new ArgumentException();
}
return map[item];
}
}
}
这样，我们只需要首先创建一个该类型的实例：
EnumMap myEnumMap = new EnumMap(typeof(MyEnum));
然后，在任何需要映射枚举值为字符串的地方，像这样调用：
s = myEnumMap[emItem];
就可以了。
那么，使用“s = myEnumMap[emItem];”进行最开始的哪个测试，结果如何呢？
结果是650毫秒——是不用“缓存”时耗费时间的50分之一。
这里我们注意到，直接提供EnumMap类可能会造成若干问题，而且对于每种枚举类型，我们都要为之新建一个EnumMap对象，比较麻烦；
因此我们对其进行如下简单封装，一方面保证其Singleton特性，一方面不用再去一个个创建EnumMap对象了。
查看该类完整代码
public class EnumMapHelper
{
// maps用于保存每种枚举及其对应的EnumMap对象
private static Dictionary<Type, EnumMap> maps;
// 由于C#中没有static indexer的概念，所以在这里我们用静态方法
public static string GetStringFromEnum(Enum item)
{
if (maps == null)
{
maps = new Dictionary<Type, EnumMap>();
}
Type enumType = item.GetType();
EnumMap mapper = null;
if (maps.ContainsKey(enumType))
{
mapper = maps[enumType];
}
else
{
mapper = new EnumMap(enumType);
maps.Add(enumType, mapper);
}
return mapper[item];
}
private class EnumMap
{
private Type internalEnumType;
private Dictionary<Enum, string> map;
public EnumMap(Type enumType)
{
if (!enumType.IsSubclassOf(typeof(Enum)))
{
throw new InvalidCastException();
}
internalEnumType = enumType;
FieldInfo[] staticFiles = enumType.GetFields(BindingFlags.Public | BindingFlags.Static);
map = new Dictionary<Enum, string>(staticFiles.Length);
for (int i = 0; i < staticFiles.Length; i++)
{
if (staticFiles[i].FieldType == enumType)
{
string description = "";
object[] attrs = staticFiles[i].GetCustomAttributes(typeof(EnumItemDescriptionAttribute), true);
description = attrs.Length > 0 ?
((EnumItemDescriptionAttribute)attrs[0]).Description :
//若没找到EnumItemDescription标记，则使用该枚举值的名字
description = staticFiles[i].Name;
map.Add((Enum)staticFiles[i].GetValue(enumType), description);
}
}
}
public string this[Enum item]
{
get
{
if (item.GetType() != internalEnumType)
{
throw new ArgumentException();
}
return map[item];
}
}
}
}
调用时，形式简单，只需要一条语句即可：
s = EnumMapHelper.GetStringFromEnum(emItem);
五、对多语言的支持
对多语言的支持方面，我们只需要照着FCL的样子画瓢就可以了：
public class EnumItemDescriptionAttribute : DescriptionAttribute
{
private bool replaced;
public EnumItemDescriptionAttribute(string description)
: base(description)
{
}
public override string Description
{
get
{
if (!this.replaced)
{
this.replaced = true;
base.DescriptionValue = SR.GetString(base.Description);
}
return base.Description;
}
}
}
其中的SR是同步读取资源的类，与内容关系不大，这里就略去了（可以参考FCL的SR的实现）。
到此为止，一个快速（比Enum本身的ToString方法还要快4倍），形式简洁（无论是声明形式还是调用形式），支持多语言的映射类就完成了。
其中可能有若干bug，并且几乎没有考虑异常，欢迎大家提意见和建议。
