.NET 环境下运行时代码生成和编译

CLR自带了各种语言的编译器,例如C#VB等。通过这些编译器以及反射,可以实现以前在其它环境中做不到的事情:运行时代码生成和编译。

作为一个应用,我们以对象工厂作为示例。对象工厂是通过一些标识符,在运行时生成不同对象的一种设计模式,通常的代码形式为:

    
public class ObjectFactory 

    
public static object CreateInstance(string id) 
    { 
        
switch (id) 
        { 
        case “A”: 
            return new A(); 

        case “B”: 
            return new B(); 

        … 

        default
            return null
    } 

这段代码非常好,但是存在一个问题是,这是一段源代码,要想在运行时动态增加可以创建的对象就做不到。一种场景就是需要创建的对象是通过配置文件来确定的,那么就不能使用这种方式了。

CLR环境下反射的存在可以非常方便地实现动态工厂,例如:    

public class ObjectFactory2 

    
public static object CreateInstance(string id) 
    { 
        Type type 
= Type.GetType(id); 

        
return Activator.CreateInstance(type); 
    } 

这里要求id是一个CLR类型名称。看上去很漂亮的代码,问题是这段代码非常慢,比前一段代码慢一万倍以上——原因在于在.NET中,几乎所有的反射都会涉及到对虚拟机本身的调用,而这种调用是通过COM进行的。此外还涉及到对整个类型系统的搜索等开销也是很庞大的。

第三种方案,使用一个Hash表以及配合委托进行。在系统初始化的时候创建一个Hash表,表的键为对象标识符,表的值为对象的类型,这样代码就会变成:

public class ObjectFactory3 

    
public static Hashtable m_objectTypes; 

    
public static object CreateInstance(string id) 
    { 
        Type type 
= m_objectTypes(id) as Type; 
        
return Activator.CreateInstance(type); 
    } 

在这段代码中,节省了Type.GetType的时间,但是并没有回避Activator.CreateInstance的代价,并且在大系统中,使用Hash表的效率也不是很高。

那么有没有更快、但是更加灵活的方式呢?回答是使用动态代码生成和编译技术。

想法是很简单的,我们还是回到第一种方式,switch语句,只要我们在运行时读入需要创建的对象标识符和对象类型,然而按照switch语句的语法创建一个C#源代码文件,然后编译,就可以了。这里涉及到几个问题:

1 如何书写源代码:这实际上是很简单的,创建一个StringBuilder,然后往里面写字符串就可以了。然而为了提高代码的可读性和方便性,我们可以对其进行一些封装,例如下面这个接口可以完成大部分代码书写的工作。

public interface ICodeWriter 

    
void WriteLine(); 
    
void WriteLine(int count); 
    
void WriteLine(string s); 
    
void WriteLine(string s, params object[] args); 
    
void Write(string s); 
    
void Write(string s, params object[] args); 
    
void CommentLine(); 
    
void CommentLine(int count); 
    
void CommentLine(string s); 
    
void CommentLine(string s, params object[] args); 
    
void Indent(); 
    
void Indent(int count); 
    
void UnIndent(); 
    
void UnIndent(int count); 
    
void WriteIndents(); 

2 如何组织源代码:基本上,我们需要下面这些信息: 
    a)
生成的工厂名称,以及工厂所需要实现的接口; 
    b)
需要生成的最终对象的类型,在第一个示例中,最终对象的类型是object,然而我们也可以用其它类型来代替,一个比较好的方式是使用一个所有要创建对象的公共基类类型; 
    c)
对象标识符:这是一个字符串数组,包含所有对象的标识符; 
    d)
对象类型:这是一个字符串数组或者类型数组,包含所有要创建的对象类型名称或者类型。

有了这些信息以后,我们就可以编写这个工厂的创建程序了:

public class ObjectFactoryBuilder 

    
public static string CreateObjectFactorySource(string factoryName, string factoryBaseName, string baseProductName, string [] productIds, string [] productTypes) 
    { 
        ICodeWriter writer 
= new CSharpWriter(); 

        writer.WriteLine(
"public classs {0}: {1}”, factoryName, factoryBaseName); 
        writer.Indent(); 
        writer.WriteLine(
"public {0} CreateInstance(string id)”, baseProductName); 
        writer.Indent(); 

        writer.WriteLine(
"switch (name)"); 
        writer.Indent(); 
        
for (int k = 0; k< productsIds.Length; ++k) 
        { 
            Writer. WriteLine(
"case \"{0}\": return new {1}();”, productsIds[k], productTypes[k]); 
        } 
        Writer.WriteLine(
"default: return null;"); 
        Writer.Unindent(
3); 

        
return Writer.ToString(); 
    } 

上面这段代码就可以根据传入的信息,自动生成符合C#语法的源代码。

3 如何编译:在 System.CodeDom.Compiler名字空间中包含了基本的编译器支持,Microsoft.CSharp名字空间中提供了C#编译器的实际对象。首先创建一个CompilerParameter对象,设置编译选项,然后用下面语句创建编译器并且编译代码:

CompilerParameters cp = new CompilerParameters(); 
// 设置 cp.ReferencedAssemblies 
CodeDomProvider provider = new CSharpCodeProvider(); 
CompileResult cr 
= provider.CompileAssemblyFromSource(cp, source); 

其中,source是一个字符串,包含从CreateObjectFactorySource得到的工厂源代码。如果编译成功,那么cr.Errors.Count == 0,编译生成的配件就是cr.CompiledAssembly。假设我们的工厂名字是ObjectFactory4,实现的接口是IObjectFactory,那么得到配件后,可以写:

Assembly asm = cr.CompiledAssembly; 
IObjectFactory factory 
= asm.CreateInstance("ObjectFactory4"as IObjectFactory; 

基于这种工作模式,我们需要在我们自己的配件中定义一个基类或者接口IObjectFactory,然后让动态生成的工厂继承基类或者实现接口,这样我们就可以调用这个工厂来创建对象了。

 

posted @ 2007-11-21 16:38  Ling Xu  阅读(3171)  评论(21编辑  收藏  举报