用lambda表达式树替代反射

本节重点不讲反射机制，而是讲lambda表达式树来替代反射中常用的获取属性和方法，来达到相同的效果但却比反射高效。

每个人都知道，用反射调用一个方法或者对属性执行SetValue和GetValue操作的时候都会比直接调用慢很多，这其中设计到CLR中内部的处理，不做深究。然而，我们在某些情况下又无法不使用反射，比如：在一个ORM框架中，你要将一个DataRow转化为一个对象，但你又不清楚该对象有什么属性，这时候你就需要写一个通用的泛型方法来处理，以下代码写得有点恶心，但不妨碍理解意思:

　　　　 //将DataReader转化为一个对象
　　　　 private static T GetObj<T>(SqliteDataReader reader) where T : class
        {
            T obj = new T();
            PropertyInfo[] pros = obj.GetType().GetProperties();
            foreach (PropertyInfo item in pros)
            {
                try
                {
                    Int32 Index = reader.GetOrdinal(item.Name);
                    String result = reader.GetString(Index);
                    if (typeof(String) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, result);
                        continue;
                    }
                    if (typeof(DateTime) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToDateTime(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(Boolean) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToBoolean(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(Int32) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToInt32(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(Single) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToSingle(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(Single) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToSingle(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(Double) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToDouble(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(Decimal) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToDecimal(result));
                        continue;
                    }
                    if (typeof(Byte) == item.PropertyType)
                    {
                        item.SetValue(obj, Convert.ToByte(result));
                        continue;
                    }
                }
                catch (ArgumentOutOfRangeException ex)
                {
                    continue;
                }
            }
            return obj;
        }

　　对于这种情况，其执行效率是特别低下的，具体多慢在下面例子会在.Net Core平台上和.Net Framework4.0运行测试案例.对于以上我举例的情况，效率上我们还可以得到提升。但对于想在运行时修改一下属性的名称或其他操作，反射还是一项特别的神器，因此在某些情况下反射还是无法避免的。

但是对于只是简单的SetValue或者GetValue，包括用反射构造函数，我们可以想一个中继的方法，那就是使用表达式树。对于不理解表达式树的，可以到微软文档查看，点击我。表达式树很容易通过对象模型表示表达式，因此强烈建议学习。查看以下代码：

        static void Main()
        {
            Dog dog = new Dog();
            PropertyInfo propertyInfo = dog.GetType().GetProperty(nameof(dog.Name));  //获取对象Dog的属性
            MethodInfo SetterMethodInfo = propertyInfo.GetSetMethod();  //获取属性Name的set方法

            ParameterExpression param = Expression.Parameter(typeof(Dog), "param");
            Expression GetPropertyValueExp = Expression.Lambda(Expression.Property(param, nameof(dog.Name)), param);
            Expression<Func<Dog, String>> GetPropertyValueLambda = (Expression<Func<Dog, String>>)GetPropertyValueExp;
            ParameterExpression paramo = Expression.Parameter(typeof(Dog), "param");
            ParameterExpression parami = Expression.Parameter(typeof(String), "newvalue");
            MethodCallExpression MethodCallSetterOfProperty = Expression.Call(paramo, SetterMethodInfo, parami);
            Expression SetPropertyValueExp = Expression.Lambda(MethodCallSetterOfProperty, paramo, parami);
            Expression<Action<Dog, String>> SetPropertyValueLambda = (Expression<Action<Dog, String>>)SetPropertyValueExp;

            //创建了属性Name的Get方法表达式和Set方法表达式,当然只是最简单的
            Func<Dog, String> Getter = GetPropertyValueLambda.Compile();
            Action<Dog, String> Setter = SetPropertyValueLambda.Compile();

            Setter?.Invoke(dog, "WLJ");  //我们现在对dog这个对象的Name属性赋值
            String dogName = Getter?.Invoke(dog);  //获取属性Name的值

            Console.WriteLine(dogName);
            Console.ReadKey();
        }

        public class Dog
        {
            public String Name { get; set; }
        }

以上代码可能很难看得懂，但只要知道我们创建了属性的Get、Set这两个方法就行，其结果最后也能输出狗的名字 WLJ,拥有ExpressionTree的好处是他有一个名为Compile（）的方法，它创建一个代表表达式的代码块。现在是最有趣的部分，假设你在编译时不知道类型（在这篇文章中包含的代码我在不同的程序集上创建了一个类型）你仍然可以应用这种技术，我将对于常用的属性的set，get操作进行分装。

       　　/// <summary>
    　　/// 属性类，仿造反射中的PropertyInfo
    /// </summary>
    　　public class Property
    {

        private readonly PropertyGetter getter;
        private readonly PropertySetter setter;
        public String Name { get; private set; }

        public PropertyInfo Info { get; private set; }

        public Property(PropertyInfo propertyInfo)
        {
            if (propertyInfo == null)
                throw new NullReferenceException("属性不能为空");
            this.Name = propertyInfo.Name;
            this.Info = propertyInfo;
            if (this.Info.CanRead)
            {
                this.getter = new PropertyGetter(propertyInfo);
            }

            if (this.Info.CanWrite)
            {
                this.setter = new PropertySetter(propertyInfo);
            }
        }

        /// <summary>
        　　 /// 获取对象的值
        /// </summary>
        　　/// <param name="instance"></param>
        　　/// <returns></returns>
        　　 public Object GetValue(Object instance)
        {
            return getter?.Invoke(instance);
        }

        /// <summary>
        　　 /// 赋值操作
        /// </summary>
        　　/// <param name="instance"></param>
        　　/// <param name="value"></param>
        　　 public void SetValue(Object instance, Object value)
        {
            this.setter?.Invoke(instance, value);
        }

        private static readonly ConcurrentDictionary<Type, Core.Reflection.Property[]> securityCache = new ConcurrentDictionary<Type, Property[]>();

        public static Core.Reflection.Property[] GetProperties(Type type)
        {
            return securityCache.GetOrAdd(type, t => t.GetProperties().Select(p => new Property(p)).ToArray());
        }

    }

     /// <summary>
    　　/// 属性Get操作类
     /// </summary>
   　　 public class PropertyGetter
     {
        private readonly Func<Object, Object> funcGet;

        public PropertyGetter(PropertyInfo propertyInfo) : this(propertyInfo?.DeclaringType, propertyInfo.Name)
        {

        }

        public PropertyGetter(Type declareType, String propertyName)
        {
            if (declareType == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(declareType));
            }
            if (propertyName == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(propertyName));
            }

            this.funcGet = CreateGetValueDeleagte(declareType, propertyName);
        }

        //代码核心部分
       　　   private static Func<Object, Object> CreateGetValueDeleagte(Type declareType, String propertyName)
        {
            // (object instance) => (object)((declaringType)instance).propertyName

            　　　　var param_instance = Expression.Parameter(typeof(Object));
            var body_objToType = Expression.Convert(param_instance, declareType);
            var body_getTypeProperty = Expression.Property(body_objToType, propertyName);
            var body_return = Expression.Convert(body_getTypeProperty, typeof(Object));
            return Expression.Lambda<Func<Object, Object>>(body_return, param_instance).Compile();
        }

        public  Object Invoke(Object instance)
        {
            return this.funcGet?.Invoke(instance);
        }
    }

  　public class PropertySetter
    {
        private readonly Action<Object, Object> setFunc;

        public PropertySetter(PropertyInfo property)
        {
            if (property == null)

            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(property));
            }
            this.setFunc = CreateSetValueDelagate(property);
        }

        private static Action<Object, Object> CreateSetValueDelagate(PropertyInfo property)
        {
            // (object instance, object value) =>
            //     ((instanceType)instance).Set_XXX((propertyType)value)

            //声明方法需要的参数
            var param_instance = Expression.Parameter(typeof(Object));
            var param_value = Expression.Parameter(typeof(Object));

            var body_instance = Expression.Convert(param_instance, property.DeclaringType);
            var body_value = Expression.Convert(param_value, property.PropertyType);
            var body_call = Expression.Call(body_instance, property.GetSetMethod(), body_value);

            return Expression.Lambda<Action<Object, Object>>(body_call, param_instance, param_value).Compile();
        }

        public void Invoke(Object instance, Object value)
        {
            this.setFunc?.Invoke(instance, value);
        }
    }

在将代码应用到实例：

            Dog dog = new Dog();
            PropertyInfo propertyInfo = dog.GetType().GetProperty(nameof(dog.Name));

            //反射操作
            propertyInfo.SetValue(dog, "WLJ");
            String result = propertyInfo.GetValue(dog) as String;
            Console.WriteLine(result);

            //表达式树的操作
            Property property = new Property(propertyInfo);
            property.SetValue(dog, "WLJ2");
            String result2 = property.GetValue(dog) as String;
            Console.WriteLine(result2);        

发现其实现的目的与反射一致，但效率却有明显的提高。

以下测试以下他们两之间的效率。测试代码如下：

　　　　　　　Student student = new Student();
            PropertyInfo propertyInfo = student.GetType().GetProperty(nameof(student.Name));
            Property ExpProperty = new Property(propertyInfo);

            Int32 loopCount = ;
            CodeTimer.Initialize();  //测试环境初始化

            //下面该方法个执行1000000次

            CodeTimer.Time("基础反射", loopCount, () => {
                propertyInfo.SetValue(student, "Fode",null);
            });
            CodeTimer.Time("lambda表达式树", loopCount, () => {
                ExpProperty.SetValue(student, "Fode");
            });
            CodeTimer.Time("直接赋值", loopCount, () => {
                student.Name = "Fode";
            });
            Console.ReadKey();

其.Net4.0环境下运行结果如下：

.Net Core环境下运行结果：

从以上结果可以知道，迭代同样的次数反射需要183ms，而用表达式只要34ms，直接赋值需要7ms，在效率上，使用表达式这种方法有显著的提高，您可以看到使用此技术可以完全避免使用反射时的性能损失。反射之所以效率有点低主要取决于其加载的时候时在运行期下，而表达式则在编译期，下篇有空将会介绍用Emit技术优化反射，会比表达式略快一点。

注：对于常用对象的属性，最好将其缓存起来，这样效率会更高。。

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