【转】.NET IL实现对象深拷贝
对于深拷贝,通常的方法是将对象进行序列化,然后再反序化成为另一个对象。例如在stackoverflow上有这样的解决办法:https://stackoverflow.com/questions/78536/deep-cloning-objects/78612#78612。这种序列化的方式,对深拷贝来讲,无疑是一个性能杀手。
今天大家介绍一个深拷贝的框架 DeepCopy,github地址:https://github.com/ReubenBond/DeepCopy,它是从orleans框架改编过来的,实现逻辑非常简单。
框架的实现原理是通过IL代码生成字段拷贝的方法。IL的优点是可以绕过C#的语法规则,例如:访问私有对象以及给readonly
字段赋值等。
在介绍框架前,先介绍一下IL相关的工具。
IL工具
即使您不是第一次使用IL,这也不是一件容易的事情,无法确认什么样IL代码才能达到预期的结果。这是工具来帮助您的地方。可以先用C#编写代码,然后将它复制到LINQPad中,运行并打开输出中的IL选项卡。
使用像JetBrains的dotPeek这样的反编译/反汇编程序也是一个不错选择。您可以将编译的程序集在dotPeek中打开它来显示IL。
最后,ReSharper是不可或缺的工具。ReSharper带有一个方便的IL查看器。
这些工具可以帮助您如何解决IL产生的问题,您也可以访问官方文档。
DeepCopy
DeepCopy本质上它只提供了一个方法:
public static T Copy<T>(T original);
DeepCopy调用示例代码:
List<string> original = new List<string>(2);
original.Add("A");
original.Add("B");
var result = DeepCopier.Copy(original);
实现原理
Copy
方法将递归传递对象中的每个字段复制到相同类型的新实例中。首先要处理的是对同一个对象的多次引用,如果用户提供了一个包含自身引用的对象,那么结果也会包含对自身的引用。这意味着我们需要执行引用跟踪。这点很容易做到:我们维护一个Dictionary<object, object>
从原始对象到拷贝对象的映射。我们的主要方法Copy<T>(T orig)
将调用上下文的方法来检查字典中拷贝的对象是否存在:
public static T Copy<T>(T original, CopyContext context)
{
/* TODO: implementation */
}
拷贝流程大致如下:
- 如果传入是
null
,则返回null
; - 如果传入的对象已经拷贝过,则返回其拷贝过的对象;
- 如果传入是“不可变的对象”,则直接返回传入对象;
- 如果传入是一个数组,则将每个元素复制到一个新数组中并将其返回;
- 创建一个新的传入类型实例,递归地将每个字段从传入对象复制到拷贝对象并返回。
对“不可变对象”的定义很简单:类型是一个基原类型、Enum
、String
、Guid
、DateTime
...,或者使用特殊[Immutable]
标记的类型。更详细的不可变类型可以参考源代码,CopyPolicy.cs。
除了上面的最后一步,其它的事情都很简单。最后一步,递归复制每个字段,可以使用反射来获取和设置字段值。反射是一个性能杀手,所以使用IL来实现这一步。
IL代码实现
DeepCopy
中的主要IL代码在CopierGenerator.cs类的CreateCopier<T>(Type type)
方法中。让我们一步步揭秘:
首先创建一个DynamicMethod
对象,它将保存创建的IL代码。在创建DynamicMethod
对象时,必须告诉它签名是什么,在这里,它是一个通用的委托类型delegate T DeepCopyDelegate<T>(T original, CopyContext context)
。
var dynamicMethod = new DynamicMethod(
type.Name + "DeepCopier",
typeof(T), // 委托返回的类型
new[] {typeof(T), typeof(CopyContext)}, // 委托的参数类型。
typeof(CopierGenerator).Module,
true);
var il = dynamicMethod.GetILGenerator();
IL将会变得相当复杂,因为它需要处理不可变的类型和值类型,接下来让我一点一点地说明。
// 定义一个变量来保存返回的结果。
il.DeclareLocal(type);
接下来,需要初始化传入类型的新实例到局部变量。有三种情况需要考虑,每种情况对应下面代码中的一个块:
- 该类型是一个值类型(结构)。使用
default(T)
表达式来初始化它。 - 该类型有一个无参数的构造函数。通过调用
new T()
初始化它。 - 该类型没有无参数的构造函数。在这种情况下,我们借助 .Net 框架来解决,调用
FormatterServices.GetUninitializedObject(type)
。
// 构造结果对象实例。
var constructorInfo = type.GetConstructor(Type.EmptyTypes);
if (type.IsValueType)
{
// 值类型可以直接初始化。
// C#: result = default(T);
il.Emit(OpCodes.Ldloca_S, (byte)0);
il.Emit(OpCodes.Initobj, type);
}
else if (constructorInfo != null)
{
// 如果存在默认构造函数,则直接使用默认的参数。
// C#: result = new T();
il.Emit(OpCodes.Newobj, constructorInfo);
il.Emit(OpCodes.Stloc_0);
}
else
{
// 如果没有默认构造函数的存在,使用GetUninitializedObject创建实例。
// C#: result = (T)FormatterServices.GetUninitializedObject(type);
il.Emit(OpCodes.Ldtoken, type);
il.Emit(OpCodes.Call, DeepCopier.MethodInfos.GetTypeFromHandle);
il.Emit(OpCodes.Call, this.methodInfos.GetUninitializedObject);
il.Emit(OpCodes.Castclass, type);
il.Emit(OpCodes.Stloc_0);
}
在本地创建一个用于保存结果的变量,它是传入类型的新实例。在我们做任何事情之前,我们必须记录新创建对象的引用。将每个参数按顺序推入堆栈,并使用OpCodes.Call
来调用context.RecordObject(original, result)
。使用OpCodes.Call
来调用CopyContext.RecordObject
方法,因为CopyContext
是一个sealed
类,否则会使用OpCodes.Callvirt
。
// 值类型的实例不会存在多次引用的问题,
// 所以只在上下文中记录引用类型。
if (!type.IsValueType)
{
// 记录对象引用。
// C#: context.RecordObject(original, result);
il.Emit(OpCodes.Ldarg_1); // 参数:context
il.Emit(OpCodes.Ldarg_0); // 参数数:original
il.Emit(OpCodes.Ldloc_0); // 本地用来保存结果的变量
il.Emit(OpCodes.Call, this.methodInfos.RecordObject);
}
枚举对象上的每一个字段并生成代码,将字段的值复制到结果变量中。过程如下:
// 复制每一个字段的值。
foreach (var field in this.copyPolicy.GetCopyableFields(type))
{
// 加载结果对象的引用。
if (type.IsValueType)
{
// 值类型需要通过地址来加载,而不是复制到堆栈上。
il.Emit(OpCodes.Ldloca_S, (byte)0);
}
else
{
il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
}
// 加载原始对象字段的值。
il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
// 如果是不可变类型则直接赋值,否则需要深拷贝字段。
if (!this.copyPolicy.IsShallowCopyable(field.FieldType))
{
// 复制字段使用泛型方法 DeepCopy.Copy<T>(T original, CopyContext context)
// C#: Copy<T>(field)
il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
il.Emit(OpCodes.Call, this.methodInfos.CopyInner.MakeGenericMethod(field.FieldType));
}
// 将复制的值赋给结果对象的字段。
il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
}
返回结果并通过CreateDelegate
构建委托,下一步可以直接使用。
// C#: return result;
il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
il.Emit(OpCodes.Ret);
return dynamicMethod.CreateDelegate(typeof(DeepCopyDelegate<T>)) as DeepCopyDelegate<T>;
总结
这是框架的内部逻辑,当然还有一些细节被遗漏了,例如:数组中的特殊处理DeepCopier.cs;
当然还有很多需要优化的细节,大家可以在github上提出您的宝贵意见。
参考内容:
本文转自:http://www.cnblogs.com/tdfblog/p/DeepCopy-By-IL.html
【转】.NET IL实现对象深拷贝的更多相关文章
- .NEL IL实现对象深拷贝
对于深拷贝,通常的方法是将对象进行序列化,然后再反序化成为另一个对象.例如在stackoverflow上有这样的解决办法:https://stackoverflow.com/questions/785 ...
- .NET IL实现对象深拷贝
对于深拷贝,通常的方法是将对象进行序列化,然后再反序化成为另一个对象.例如在stackoverflow上有这样的解决办法:https://stackoverflow.com/questions/785 ...
- [C#]对象深拷贝
关键代码: /// <summary> /// 对象深拷贝 /// </summary> /// <typeparam name="T">泛型& ...
- javascript对象深拷贝,浅拷贝 ,支持数组
javascript对象深拷贝,浅拷贝 ,支持数组 经常看到讨论c#深拷贝,浅拷贝的博客,最近js写的比较多, 所以也来玩玩js的对象拷贝. 下面是维基百科对深浅拷贝的解释: 浅拷贝 One meth ...
- JavaScript递归实现对象深拷贝
let personOne = { name:"张三", age:18, sex:"male", children:{ first:{ name:"z ...
- JavaScript:利用递归实现对象深拷贝
先来普及一下深拷贝和浅拷贝的区别浅拷贝:就是简单的复制,用等号即可完成 let a = {a: 1} let b = a 这就完成了一个浅拷贝但是当修改对象b的时候,我们发现对象a的值也被改变了 b. ...
- Map拷贝 关于对象深拷贝 浅拷贝的问题
问题:map拷贝时发现数据会变化. 高能预警,你看到的下面的栗子是不正确的,后面有正确的一种办法,如果需要看的话的,请看到底,感谢各同学的提醒,已做更正,一定要看到最后 先看例子: ...
- 也来玩玩 javascript对象深拷贝,浅拷贝
经常看到讨论c#深拷贝,浅拷贝的博客,最近js写的比较多, 所以也来玩玩js的对象拷贝. 下面是维基百科对深浅拷贝的解释: 浅拷贝 One method of copying an object is ...
- js对象深拷贝
数组一维深拷贝:slice.concat.Array.from 对象一维深拷贝:Object.assign 一.利用扩展运算符...对数组中嵌套对象进行深拷贝 var arr=[{a:1,b:2},{ ...
随机推荐
- spring-boot学习笔记之Conditional
今天看了@Conditional,自己根据以下文章练了下,根据自己的理解操作的 转载出处:http://wiselyman.iteye.com/blog/2213054 17. ...
- Python 安装包的导入
1.安装适合的pip python安装pip的命令: python -m pip install --upgrade pip安装Python包,的确是pip最为方便了,简单快捷,因为它直接是从pypi ...
- loadrunner录制、加载以及分析过程
loadrunner主要组件包括: Virtual User Generator(录制脚本,编写脚本直到调通) Controller(加载脚本,设计并发人数.监控点之类的,模拟场景,开始性能测试,最后 ...
- htpasswd 命令详解
htpasswd参数 -c 创建passwdfile.如果passwdfile 已经存在,那么它会重新写入并删去原有内容. -n 不更新passwordfile,直接显示密码 -m 使用MD5加密(默 ...
- [置顶]
xamarin Tablayout+Viewpager+Fragment顶部导航栏
最近几天不忙,所以把项目中的顶部导航栏的实现归集一下.android中使用TabLayout+ViewPager+Fragment制作顶部导航非常常见,代码实现也比较简单.当然我这个导航栏是基于xam ...
- headfirst设计模式(4)—工厂模式
开篇 天天逛博客园,就是狠不下心来写篇博客,忙是一方面,但是说忙能有多忙呢,都有时间逛博客园,写篇博客的时间都没有?(这还真不好说) 每次想到写一篇新的设计模式,我总会问自己: 1,自己理解了吗? 2 ...
- [C#]使用Quartz.NET来创建定时工作任务
本文为原创文章.源代码为原创代码,如转载/复制,请在网页/代码处明显位置标明原文名称.作者及网址,谢谢! 开发工具:VS2017 语言:C# DotNet版本:.Net FrameWork 4.0及以 ...
- awk 命令详解
作用:awk 是一种编程语言, 用于在linux/unix 下对文本和数据进行处理. 数据可以来自标准输入(stdin),一个或多个文件, 或其他命令的输出.它支持用户自定义函数和动态正则表达式等先进 ...
- webpack配置报错:invalid configuration object.webpack has been initialisted using a configuration objcet that does not match thie API schema
最近接收了别人的项目,webpack配置总是报错如下:最后找到了解决办法,在此分享一下: 错误情况: 解决办法: 将package.json里面的colors删除掉即可
- requireJS教程
目录[-] 使用 RequireJS 优化 Web 应用前端 AMD 简介 传统 JavaScript 代码的问题 AMD 的引入 清单 1. AMD 规范 RequireJS 简介 实战 Requi ...