反射(4)反射性能问题：直接调用vs反射调用

　　很多人都说使用反射会有性能问题，那到底会比直接调用慢多少呢，下面就来测试一下。

直接调用vs反射调用

下面就来写个demo来验证下直接调用和反射调用的性能差异，代码如下：

namespace ConsoleApplication7
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //比较直接调用和反射调用的性能差异
            //7ms vs 365ms
            int times = 1000000;
            var program = new Program();
            CodeTimerHelper.Initialize();

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

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

            Console.ReadKey();
        }

        /// <summary>
        /// 测试方法
        /// </summary>
        public void Call()
        {
        }

    }
}

 

测试结果：

从100万次调用结果来看，确实就像很多人所说的，两者在性能上具有数量级的差距。 

 

为什么反射有性能损失

既然反射性能有损失，那具体损失在哪里呢？

1，反射是基于程序集和元数据的，在使用反射的时候，会搜索元数据，而元数据是基于字符串的，并且无法预编译，所以这一系列的操作对性能有影响。

2，大量的装箱拆箱也对性能有影响。由于我们对目标类型是未知的，而且向方法传递的参数通常是object类型的，所以会有大量的装箱和拆箱。

 

反射性能优化方案

我们已经知道使用反射有性能问题，但是有些场景下又不得不使用反射技术，所以要想办法优化反射性能。

这里就引用老赵公开的System.Linq.Expressions.Expression<TDelegate>表达式树的类，与直接调用进行对比，代码如下：

//3，基于表达式树
var methodInfo = t.GetMethod("Call");
var executor = new DynamicMethodExecutor(methodInfo);
CodeTimerHelper.Time("Dynamic executor", times, () =>
{
    executor.Execute(obj, null);
});

 

测试结果：

哇，同样的100万次调用，使用DynamicMethodExecutor调用跟直接调用的性能相差无几。

附DynamicMethodExecutor的封装代码：

/// <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的表达式树生成Delegate的方法外，还有比如，CodeDom生成代码并动态编译，或者使用Emit来直接编写IL的方法来提高反射的性能，但是相对来说，上面这个方法是最简单的。

至此，整个反射的总结就完成了!

参考文章

方法的直接调用，反射调用与……Lambda表达式调用

C#基础知识梳理系列十五：反射

二、什么是反射、反射可以做些什么