C# 方法调用的切换器 Update 2015.02.02

在编写应用程序时，我们经常要处理这样的一组对象，它们的类型都派生自同一个基类，但又需要为每个不同的子类型应用不同的处理方法。

通常的做法，最简单的就是用很多 if-else 去判断各自的类型，如下面的代码所示（这里用 .Net 的类型系统作为例子，MethodInfo、PropertyInfo、FieldInfo 和 Type 都是 MemberInfo 的子类）：

MemberInfo member;
MethodInfo methodInfo = member as MethodInfo;
if (methodInfo != null) {
	// 对 methodInfo 进行处理。
} else {
	PropertyInfo propertyInfo = member as PropertyInfo;
	if (propertyInfo != null) {
		// 对 propertyInfo 进行处理。
	} else {
		FieldInfo fieldInfo = member as FieldInfo;
		if (fieldInfo != null) {
			// 对 fieldInfo 进行处理。
		} else {
			Type type = member as Type;
			if (type != null) {
				// 对 type 进行处理。
			}
		}
	}
}

这样写，会导致代码的缩进层数过多，非常的乱，也难以梳理其中的关系。如果在每层中添加 retuan 语句，情况会好一些，但仍然是非常复杂的，如下面的代码所示：

MemberInfo member;
MethodInfo methodInfo = member as MethodInfo;
if (methodInfo != null) {
	// 对 methodInfo 进行处理。
	return;
}
PropertyInfo propertyInfo = member as PropertyInfo;
if (propertyInfo != null) {
	// 对 propertyInfo 进行处理。
	return;
}
FieldInfo fieldInfo = member as FieldInfo;
if (fieldInfo != null) {
	// 对 fieldInfo 进行处理。
	return;
}
Type type = member as Type;
if (type != null) {
	// 对 type 进行处理。
	return;
}

总的来说，上面的方法对于比较简单的处理策略来说还是很实用的，但是对于复杂的处理来说，就有些力不从心了。

一种更好一些的办法，是将所有的处理方法及其对应的类型，都使用字典存储起来。之后就使用这个字典来根据对象类型调用相应的方法，如以下代码所示：

void ProcessMethodInfo(MemberInfo member);
void ProcessPropertyInfo(MemberInfo member);
void ProcessFieldInfo(MemberInfo member);
void ProcessType(MemberInfo member);

Dictionary<Type, Action<MemberInfo>> dict = new Dictionary<Type, Action<MemberInfo>>() {
	{typeof(MethodInfo), ProcessMethodInfo},
	{typeof(PropertyInfo), ProcessPropertyInfo},
	{typeof(FieldInfo), ProcessFieldInfo},
	{typeof(Type), ProcessType},
};

MemberInfo member = null;
dict[member.GetType()](member);

这样做，代码的可读性会比较好，也更适合于比较复杂的处理。但还需要写很多额外的代码，子类型的处理方法也必须使用基类型作为参数，需要自己完成强制类型转换。但毫无疑问，这种方法将变化的部分很好的抽取了出来，都放到了字典中，维护起来也更加容易。

仿照这一方式，将委托放入字典和从字典中检索委托的过程封装起来，就形成了 Cyjb.MethodSwitcher 类，它的提供有 Create 方法，可以像下面这样使用：

void ProcessMethodInfo(MethodInfo member);
void ProcessPropertyInfo(PropertyInfo member);
void ProcessFieldInfo(FieldInfo member);
void ProcessType(Type member);

Action<MemberInfo> switcher = MethodSwitcher.Create<Action<MemberInfo>>(
	(Action<MethodInfo>)ProcessMethodInfo,
	(Action<PropertyInfo>)ProcessPropertyInfo,
	(Action<FieldInfo>)ProcessFieldInfo,
	(Action<Type>)ProcessType);

MemberInfo member;
switcher(member);

代码看起来并没有少多少，但它能够将字典的构造、类型的强制转换和参数类型的判断全部都封装起来，尽可能的减少了需要人工完成的部分。

首先，我认为需要切换的方法，参数应该基本是相同的，不同的应当仅仅是指示类型的参数（我将它称作关键参数）。程序可以自动识别关键参数（所有方法对应参数的类型全部不同），并提取相应的类型作为字典的键。

其次，并不是某个类型在字典中不存在，就不做处理了。而是需要沿着继承链向上查找，寻找有没有处理基类型的通用方法。这样才更加符合实际情况，特殊的子类由特殊的方法去处理，其它不怎么特殊的子类则可以由一个通用的方法去处理。如果找不到合适的处理器，则会抛出异常。

方法的查找使用了下面的方法，这个方法类似于并查集的路径压缩算法，因此基本可以看作是常数时间复杂度的。

private TDelegate GetMethodUnderlying(Type type) {
	TDelegate dlg;
	if (methodDict.TryGetValue(type, out dlg)) {
		return dlg;
	} else if (type.BaseType == null) {
		return null;
	} else {
		dlg = GetMethodUnderlying(type.BaseType);
		methodDict.Add(type, dlg);
		return dlg;
	}
}

最后 Create 方法返回的是一个 TDelegate 类型对象，它是利用 System.Reflection.Emit 构造得到的，尽可能的保证了执行效率。

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上面的类已经可以满足简单的方法切换了，但是我还想让这个过程更加简单，甚至不愿意手动输入需要用到的方法。有没有办法让程序自动找到所有的子类型处理方法呢？在 C# 里有一个好东西可以完成这件事，那就是特性（Attribute）。

我首先定义了一个 Cyjb.ProcessorAttribute 特性，用来标记出定义的子类型处理方法（支持静态方法和实例方法）。然后，就可以使用程序来反射得到所有被标记了的方法，剩下的就与之前讲述的方法类似了。这里同样支持自动寻找关键参数，它的简单用法如下所示：

[Processor]
void ProcessMethodInfo(MethodInfo member);
[Processor]
void ProcessPropertyInfo(PropertyInfo member);
[Processor]
void ProcessFieldInfo(FieldInfo member);
[Processor]
void ProcessType(Type member);

Action<MemberInfo> switcher = MethodSwitcher.Create<Action<MemberInfo>>(this);

MemberInfo member;
switcher(member);

使用特性进行标注，还有一个好处就是如果添加了新的子类型处理方法，或者修改了已有的方法，已有的程序完全不需要改变，彻底的将程序变化的部分隔离了开来。

本文中提到的方法切换器类，完整的代码为 MethodSwitcher.cs。