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关于c#:反射

jiezi
元数据

元数据是用一系列表来存储的，生成一个程序集或模块时，编译器会创立一个类型定义表、一个字段定义表、一个办法定义表以及其它表。

反射

程序运行的时候解析这些元数据表以获取信息，该行为便是反射。反射容许在运行时发现并应用编译时还不理解的类型及其成员。

反射的性能
  • 反射会造成编译时无奈保障类型安全性。反射须要重度依赖字符串，所以会丢失编译时的类型平安。例如执行 Type.GetType(“A”)，在一个程序集中查找类型名为“A”的类型，但程序集理论蕴含的类型可能是“AA”，代码会通过编译，但运行时会出错。
  • 反射速度慢，应用反射时，类型及其成员的名称在编译时未知，要应用字符串名称标识每个类型及其成员，以便在运行时发现它们。也就是说在扫描程序集的元数据时，反射要一直的执行字符串的搜寻，而字符串的搜寻执行的是不辨别大小写的比拟，这会进一步影响速度。
反射调用一个成员时也会对性能产生影响

反射调用办法时，首先必须将实参打包成一个数组，在外部反射必须将这些实参解包到线程栈上。此外在调用办法前，CLR 必须查看实参具备正确的数据类型，最初 CLR 还需确保调用者有正确的平安权限来拜访被调用的成员。

* 综上所述，最好防止应用反射技术来拜访字段或者调用办法。

获取 Type 对象的几种形式
  • Type 的静态方法 GetType： 接管一个 string 参数，必须指定类型的全名 (包含命名空间)，如果调用程序集没有定义指定的类型，就查找 MSCorLib.dll 定义的类型，如果还是没找到就返回 null
  • Type 的静态方法 ReflectionOnlyGetType： 行为与 GetType 类似，只是类型会加载到一个“仅反射”上下文中，不能执行
构造类型的实例
  • Activator 的静态方法 CreateInstance： 调用该办法能够传递一个 Type 对象援用，也能够传递标识了想要创立的类型的一个 String。其中间接获取一个类型对象的几个重载版本绝对简略，为类型的结构器传递一组实参，办法返回的是对新对象的一个援用。而应用字符串来指定所需类型的几个重载版本要略微简单一些，首先必须指定另一个字符串来标识定义了类型的那个程序集。其次这些版本返回的不是对新对象的援用，而是一个 System.Runtime.Remoting.ObjectHandle 对象。ObjectHandle 类型容许将一个 AppDomain 中创立的对象传至其它 AppDomain，期间不强制对象具体化，要具体化该对象能够调用 ObjectHandle 对象的 Unwrap 办法。在一个 AppDomain 中调用这个办法时，它会将定义了要具体化的类型的程序集加载到这个 AppDomain 中。如果对象按援用封送就创立代理类型和对象。如果按值封送，对象的正本会被反序列化。
  • Activator 的静态方法 CreateInstanceFrom： 行为与 CreateInstance 办法类似，不同的是必须通过字符串来指定类型及其程序集。程序集要应用 Assembly 的 LoadFrom(而非 Load) 办法加载到调用的 AppDomain 中。因为没有接管 Type 参数的版本，所以返回的都是 ObjectHandle 对象的援用，必须调用 ObjectHandle 的 Unwrap 办法进行具体化
结构泛型类型的实例 
static void Main()
{
    // 获取泛型类型的类型对象的一个援用
    Type temp = typeof(List<>);

    // 应用 int 类型关闭泛型类型
    Type closedType = temp.MakeGenericType(typeof(int));

    // 结构关闭类型的实例
    object o = Activator.CreateInstance(closedType);

    Console.WriteLine(o.GetType());
}

运行后果

发现类型成员

字段、结构器、办法、属性、事件和嵌套类型都能够被定义为类型的成员。FCL 蕴含一个 System.Reflection.MemberInfo 的类型，封装了一组所有类型都通用的属性。层次结构图如下：

查问一个类型的成员并显示与之相干的一些信息 
static void Main()
{Assembly[] assemblies = AppDomain.CurrentDomain.GetAssemblies();
    // 遍历 AppDomain 中加载的所有程序集
    foreach (var item in assemblies)
    {Console.WriteLine("Assembly: {0}", item);

        // 查找程序集中的类型
        foreach (var t in item.GetExportedTypes())
        {Console.WriteLine("Type: {0}", t);

            // 发现类型成员
            const BindingFlags bf = BindingFlags.DeclaredOnly |
                BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Public |
                BindingFlags.Instance | BindingFlags.Static;

            foreach (var mi in t.GetMembers(bf))
            {
                var typeName = string.Empty;
                if (mi is Type)
                    typeName = "Type";
                else if (mi is FieldInfo)
                    typeName = "FieldInfo";
                else if (mi is MethodInfo)
                    typeName = "MethodInfo";
                else if (mi is ConstructorInfo)
                    typeName = "ConstructorInfo";
                else if (mi is PropertyInfo)
                    typeName = "PropertyInfo";
                else if (mi is EventInfo)
                    typeName = "EventInfo";

                Console.WriteLine("mi typeName: {0}", typeName);
            }
        }
    }
}
BindingFlags 枚举 (筛选返回的成员类型)
  • Default：指定未定义任何绑定标记
  • IgnoreCase：返回与指定字符串匹配的成员 (疏忽大小写)
  • DeclaredOnly：只返回被反射的那个类型的成员，疏忽继承的成员
  • Instance：返回实例成员
  • Static：返回动态成员
  • Public：返回公共成员
  • NonPublic：返回非公共成员
  • FlattenHierarchy：返回基类型定义的公共成员和受爱护动态成员

遍历反射对象模型图

基于一个 AppDomain 可发现加载到其中的所有程序集。基于一个程序集可发现形成它的所有模块。基于一个程序集或模块可发现它定义的所有类型。基于一个类型可发现它的嵌套类型、字段、结构器、办法、属性和事件

发现类型的接口 
interface ITest1 : IDisposable
{void Method1();
    void Method2();}

interface ITest2
{void Method1();
}

class MyClass : ITest1, ITest2, IDisposable
{
    //ITest1
    void ITest1.Method1() {}

    public void Method2() {}

    //ITest2
    void ITest2.Method1() {}

    //IDisposable
    public void Dispose() {}

    // 非接口办法
    public void Method1() {}
}

class Program
{static void Main()
    {
        // 查找 MyClass 实现的接口
        Type t = typeof(MyClass);
        Type[] interfaces = t.FindInterfaces(TypeFilter, typeof(Program).Assembly);

        // 显示每个接口的信息
        foreach (var item in interfaces)
        {Console.WriteLine("接口: {0}", item);

            // 获取接口映射
            InterfaceMapping map = t.GetInterfaceMap(item);

            for (int i = 0; i < map.InterfaceMethods.Length; i++)
            {Console.WriteLine("办法 {0} 在 {1} 中实现", map.InterfaceMethods[i], map.TargetMethods[i]);
            }
        }

        Console.ReadKey();}

    private static bool TypeFilter(Type t, object filterCriteria)
    {
        // 如果接口是由 filterCriteria 标识的程序集中定义的就返回 true
        return t.Assembly == (Assembly)filterCriteria;
    }
}

后果

调用类型的成员

Type 类提供了一个 InvokeMember 办法，能够通过这个办法调用一个类型的成员。在调用这个办法时，会在类型的成员中搜寻一个匹配的成员，如果没有找到则会抛出一个异样。反之则会调用成员，该成员返回什么 InvokeMember 办法也会返回一个同样的信息数据。

InvokeMember 应用的 BindingFlags

一次绑定屡次调用

应用 InvokeMember 办法的弊病在于每次调用该办法，都必须先绑定到一个特定的成员而后能力调用，这大大地减少了耗时。能够间接调用 Type 的某个办法来绑定成员 (GetFields,GetMethods 等)，能够返回对一个对象的援用，通过对象援用间接拜访特定成员。

示例代码 

class SomeType
{
    private int m_SomeValue;
    public int SomeValue
    {
        get
        {return this.m_SomeValue;}

        set
        {this.m_SomeValue = value;}
    }

    public string SomeMethod()
    {Console.WriteLine("Run SomeMethod");
        return "SomeMethod Rusult";
    }
}

static void Main()
{
    var bf = BindingFlags.DeclaredOnly | BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic;
    Type t = typeof(SomeType);
    // 结构 Type 实例
    object o = t.InvokeMember(null, bf | BindingFlags.CreateInstance, null, null, null);
    Console.WriteLine("o type : {0}", o.GetType().ToString());

    // 读写字段
    t.InvokeMember("m_SomeValue", bf | BindingFlags.SetField, null, o, new object[] {1});
    int v = (int)t.InvokeMember("m_SomeValue", bf | BindingFlags.GetField, null, o, null);
    Console.WriteLine("m_SomeValue = {0}", v);

    // 调用一个办法
    string methodRes = (string)t.InvokeMember("SomeMethod", bf | BindingFlags.InvokeMethod, null, o, null);
    Console.WriteLine("methodRes = {0}", methodRes);

    Console.WriteLine("\n--------- 分割线 ---------\n");

    // 结构实例
    ConstructorInfo ctor = t.GetConstructor(new Type[] {});
    o = ctor.Invoke(null);

    // 读写字段
    FieldInfo fi = o.GetType().GetField("m_SomeValue", bf);
    fi.SetValue(o, 2);
    Console.WriteLine("m_SomeValue = {0}", fi.GetValue(o));

    // 调用办法
    MethodInfo mi = o.GetType().GetMethod("SomeMethod", bf);
    methodRes = (string)mi.Invoke(o, null);
    Console.WriteLine("methodRes = {0}", methodRes);

    Console.ReadKey();}

后果

应用句柄缩小过程中内存的耗费

因为 Type 和 MemberInfo 的派生对象须要大量内存，因而如果应用程序包容了太多这样的对象，但只是偶然调用一下，内存耗费将急剧增长，对性能产生负面影响。

解决办法：如果须要大量缓存 Type 和 MemberInfo 的派生对象，咱们能够应用容许时句柄来代替对象，从而减小工作集。FCL 定义了三个运行时句柄类型，别离是：RuntimeTypeHandle，RuntimeFieldHandle，RuntimeMethodHandle，三个类型均属于值类型，只蕴含一个 IntPtr 字段，这个字段是一个句柄，援用了 AppDomain 的 Loader 堆中的一个类型、字段或办法。

转化办法：

  • Type 转 RuntimeTypeHandle： 调用 Type 的静态方法 GetTypeHandle
  • RuntimeTypeHandle 转 Type： 调用 Type 的静态方法 GetTypeFromHandle
  • FieldInfo 转 RuntimeFieldHandle： 查问 FieldInfo 实例只读字段 FieldHandle
  • RuntimeFieldHandle 转 FieldInfo： 调用 FieldInfo 的静态方法 GetFieldFromHandle
  • MethodInfo 转 RuntimeMethodHandle： 查问 MethodInfo 实例只读字段 MethodHandle
  • RuntimeMethodHandle 转 MethodInfo： 调用 MethodInfo 的静态方法 GetMethodFromHandle

示例代码 

private static void Show(string s)
{Console.WriteLine("堆大小 : {0,12:##,###,###} - {1}", GC.GetTotalMemory(true), s);
}

static void Main()
{
    var bf = BindingFlags.FlattenHierarchy | BindingFlags.Instance | BindingFlags.Static | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic;

    Show("任何反射操作之前的堆的大小");

    // 为 MSCorlid.dll 中所有办法构建 MethodInfo 对象缓存
    List<MethodBase> methodBases = new List<MethodBase>();
    foreach (var item in typeof(Object).Assembly.GetExportedTypes())
    {if (item.IsGenericTypeDefinition)
            continue;

        MethodBase[] mb = item.GetMethods(bf);
        methodBases.AddRange(mb);
    }
    Console.WriteLine("办法个数 : {0}", methodBases.Count);
    Show("绑定所有办法后堆的大小");

    // 为所有 MethodInfo 对象构建 RuntimeMethodHabdle 缓存
    List<RuntimeMethodHandle> runtimeMethodHandles = methodBases.ConvertAll<RuntimeMethodHandle>(mb => mb.MethodHandle);
    Show("构建 RuntimeMethodHandle 后堆的大小");

    // 阻止缓存被过早垃圾回收
    GC.KeepAlive(methodBases);

    // 垃圾回收
    methodBases = null;
    Show("垃圾回收 methodBases 后堆的大小");

    Console.ReadKey();}

后果

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