在.NET平台怎么使用ReflectionDynamicObject优化反射

2023-06-29 10:37

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基于封装的原则，API 的设计者会将部分成员（属性、字段、方法等）隐藏以保证健壮性。但总有需要直接访问这些私有成员的情况。

为了访问一个类型的私有成员，除了更改 API 设计还有就是使用反射技术：

public class MyApi{public MyApi(){_createdAt = DateTime.Now;}private DateTime _createdAt;public int ShowTimes { get; private set; }public void ShowCreateTime(){Console.WriteLine(_createdAt);ShowTimes++;}}void Main(){var api = new MyApi();var field = api.GetType().GetField("_createdAt", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);var value = field.GetValue(api);Console.WriteLine(value);}

这种写法并不优雅：

代码冗长，编写麻烦。实现比较绕，不太直观。

笔者基于“动态类型技术”探索出了一种相对来说比较优雅的方案用于美化上述代码，并为其命名为 ReflectionDynamicObject ：

void Main(){    var api = new MyApi();    dynamic wrapper = ReflectionDynamicObject.Wrap(api);    Console.WriteLine(wrapper._createdAt);}

除了支持获取值，ReflectionDynamicObject 还支持赋值：

void Main(){    var api = new MyApi();    dynamic wrapper = ReflectionDynamicObject.Wrap(api);    wrapper._createdAt = new DateTime(2022, 2, 2, 22, 22, 22);    api.ShowCreateTime();}

除了字段，当然也支持对属性的操作：

void Main(){    var api = new MyApi();    dynamic wrapper = ReflectionDynamicObject.Wrap(api);    wrapper.ShowTimes = 100;    Console.WriteLine(wraper.ShowTimes);}

在对属性的支持上，ReflectionDynamicObject 使用了“快速反射”技术，将取值和复制操作生成了委托以优化性能。

ReflectionDynamicObject 的实现原理

ReflectionDynamicObject 派生自 DynamicObject ，其内部通过反射技术获取到所有的属性和字段并对其 getter 和 setter 方法进行存储并通过 TryGetMember 和 TrySetMember 方法经运行时调用。

ReflectionDynamicObject 的源代码

public sealed class ReflectionDynamicObject : DynamicObject{    private readonly object _instance;    private readonly Accessor _accessor;    private ReflectionDynamicObject(object instance)    {        _instance = instance ?? throw new ArgumentNullException(nameof(instance));        _accessor = GetAccessor(instance.GetType());    }    public static ReflectionDynamicObject Wrap(Object value)        if (value == null) throw new ArgumentNullException(nameof(value));        return new ReflectionDynamicObject(value);    public override bool TryGetMember(GetMemberBinder binder, out object result)        if (_accessor.TryFindGetter(binder.Name, out var getter))        {            result = getter.Get(_instance);            return true;        }        return base.TryGetMember(binder, out result);    public override bool TrySetMember(SetMemberBinder binder, object value)        if (_accessor.TryFindSetter(binder.Name, out var setter))            setter.Set(_instance, value);        return base.TrySetMember(binder, value);    #region 快速反射    private interface IGetter        object Get(object instance);    private interface ISetter        void Set(object instance, object value);    private class Getter : IGetter        private FieldInfo _field;        public Getter(FieldInfo field)            _field = field ?? throw new ArgumentNullException(nameof(field));        public object Get(object instance)            return _field.GetValue(instance);    private class Setter : ISetter        public Setter(FieldInfo field)        public void Set(object instance, object value)            _field.SetValue(instance, value);    private class Getter<T1, T2> : IGetter        private readonly Func<T1, T2> _getter;        public Getter(Func<T1, T2> getter)            _getter = getter ?? throw new ArgumentNullException(nameof(getter));            return _getter((T1)instance);    private class Setter<T1, T2> : ISetter        private readonly Action<T1, T2> _setter;        public Setter(Action<T1, T2> setter)            this._setter = setter ?? throw new ArgumentNullException(nameof(setter));            this._setter.Invoke((T1)instance, (T2)value);    private class Accessor        public Accessor(Type type)            this._type = type ?? throw new ArgumentNullException(nameof(_type));            var getter = new SortedDictionary<string, IGetter>();            var setter = new SortedDictionary<string, ISetter>();            var fields = _type.GetFields(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic);            foreach (var field in fields)            {                getter[field.Name] = new Getter(field);                setter[field.Name] = new Setter(field);            }            var props = _type.GetProperties(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic);            foreach (var item in props)                if (item.CanRead)                {                    var method = item.GetMethod;                    var funcType = typeof(Func<,>).MakeGenericType(item.DeclaringType, item.PropertyType);                    var func = method.CreateDelegate(funcType);                    var getterType = typeof(Getter<,>).MakeGenericType(item.DeclaringType, item.PropertyType);                    var get = (IGetter)Activator.CreateInstance(getterType, func);                    getter[item.Name] = get;                }                if (item.CanWrite)                    var method = item.SetMethod;                    var actType = typeof(Action<,>).MakeGenericType(item.DeclaringType, item.PropertyType);                    var act = method.CreateDelegate(actType);                    var setterType = typeof(Setter<,>).MakeGenericType(item.DeclaringType, item.PropertyType);                    var set = (ISetter)Activator.CreateInstance(setterType, act);                    setter[item.Name] = set;            _getters = getter;            _setters = setter;        private readonly Type _type;        private readonly IReadOnlyDictionary<string, IGetter> _getters;        private readonly IReadOnlyDictionary<string, ISetter> _setters;        public bool TryFindGetter(string name, out IGetter getter) => _getters.TryGetValue(name, out getter);        public bool TryFindSetter(string name, out ISetter setter) => _setters.TryGetValue(name, out setter);    private static Dictionary<Type, Accessor> _accessors = new Dictionary<Type, Accessor>();    private static object _accessorsLock = new object();    private static Accessor GetAccessor(Type type)        if (_accessors.TryGetValue(type, out var accessor)) return accessor;        lock (_accessorsLock)            if (_accessors.TryGetValue(type, out accessor)) return accessor;            accessor = new Accessor(type);            var temp = new Dictionary<Type, Accessor>(_accessors);            temp[type] = new Accessor(type);            _accessors = temp;            return accessor;    #endregion}