改进的“以非泛型方式调用泛型方法”之基于DynamicMethod的实现
【IT168 技术文档】本文针对双鱼座同志的以非泛型方式调用泛型方法一文，提出一种更通用的以非泛型方式调用泛型方法的实现——基于DynamicMethod的实现。
基于DynamicMethod的实现的优点是，执行性能和双鱼座的文中实现的第5种方案——动态生成的非泛型接口包装相当（因为都是基于Emit的），但是，避免了原文实现中必须额外定义接口、Delegate的需要，从而，非常通用，应该是目前所能想到非常好的实现。
首先，贴出原文中的测试数据相对于DynamicMethod实现的比较和缺点：
| 方案 | 耗时 | 比对 | 其他优点 |
| 直接调用 | 18 | 1 | 不通用 |
| 泛型委托包装 | 43 | 2.39 | 不通用 |
| 反射 | 16538 | 918.78 | 通用，不需额外定义 |
| 非泛型接口包装 | 60 | 3.33 | 通用，需要额外定义并实现 |
| 动态生成的非泛型接口包装 | 72 | 4 | 通用，需要额外定义 |
| DynamicMethod实现 | 72 | 4 | 通用，无需额外定义 |
实现代码如下：
1
public abstract class DynamicMethodHelper
2 {
3 //该类不能实例化，只能静态调用
4 private DynamicMethodHelper() {}
5
6 //通用的可变参数动态方法委托
7 public delegate object DynamicMethodDelegate(params object[] paramObjs);
8
9 private static Dictionary<string, DynamicMethodDelegate> cache = new Dictionary<string, DynamicMethodDelegate>();
10
11 private static void LoadIndex(ILGenerator gen, int index)
12 {
13 switch (index)
14 {
15 case 0:
16 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);
17 break;
18 case 1:
19 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
20 break;
21 case 2:
22 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_2);
23 break;
24 case 3:
25 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_3);
26 break;
27 case 4:
28 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_4);
29 break;
30 case 5:
31 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_5);
32 break;
33 case 6:
34 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_6);
35 break;
36 case 7:
37 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_7);
38 break;
39 case 8:
40 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_8);
41 break;
42 default:
43 if (index < 128)
44 {
45 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_S, index);
46 }
47 else
48 {
49 gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4, index);
50 }
51 break;
52 }
53 }
54
55 private static void StoreLocal(ILGenerator gen, int index)
56 {
57 switch (index)
58 {
59 case 0:
60 gen.Emit(OpCodes.Stloc_0);
61 break;
62 case 1:
63 gen.Emit(OpCodes.Stloc_1);
64 break;
65 case 2:
66 gen.Emit(OpCodes.Stloc_2);
67 break;
68 case 3:
69 gen.Emit(OpCodes.Stloc_3);
70 break;
71 default:
72 if (index < 128)
73 {
74 gen.Emit(OpCodes.Stloc_S, index);
75 }
76 else
77 {
78 gen.Emit(OpCodes.Stloc, index);
79 }
80 break;
81 }
82 }
83
84 private static void LoadLocal(ILGenerator gen, int index)
85 {
86 switch (index)
87 {
88 case 0:
89 gen.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
90 break;
91 case 1:
92 gen.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
93 break;
94 case 2:
95 gen.Emit(OpCodes.Ldloc_2);
96 break;
97 case 3:
98 gen.Emit(OpCodes.Ldloc_3);
99 break;
100 default:
101 if (index < 128)
102 {
103 gen.Emit(OpCodes.Ldloc_S, index);
104 }
105 else
106 {
107 gen.Emit(OpCodes.Ldloc, index);
108 }
109 break;
110 }
111 }
112
113 public static DynamicMethodDelegate GetDynamicMethodDelegate(MethodInfo genericMethodInfo,
114 params Type[] genericParameterTypes)
115 {
116 检查参数的有效性#region 检查参数的有效性
117
118 if (genericMethodInfo == null)
119 {
120 throw new ArgumentNullException("需要被调用的方法的genericMethodInfo不能为空!");
121 }
122
123 if (genericParameterTypes != null)
124 {
125 if (genericParameterTypes.Length != genericMethodInfo.GetGenericArguments().Length)
126 {
127 throw new ArgumentException("genericMethodInfo和泛型参数类型的数量不一致!");
128 }
129 }
130 else
131 {
132 if (genericMethodInfo.GetGenericArguments().Length > 0)
133 {
134 throw new ArgumentException("没有为genericMethodInfo指定泛型参数类型!");
135 }
136 }
137
138 #endregion
139
140 构造用于缓存的key#region 构造用于缓存的key
141
142 string key = genericMethodInfo.DeclaringType.ToString() + "|" + genericMethodInfo.ToString();
143 if (genericParameterTypes != null)
144 {
145 for (int i = 0; i < genericParameterTypes.Length; ++i)
146 {
147 key += "|" + genericParameterTypes[i].ToString();
148 }
149 }
150
151 #endregion
152
153 DynamicMethodDelegate dmd;
154
155 lock (cache)
156 {
157 if (cache.ContainsKey(key))
158 {
159 dmd = cache[key];
160 }
161 else
162 {
163 //动态创建一个封装了泛型方法调用的非泛型方法，并返回绑定到他的DynamicMethodDelegate的实例
164 //返回的动态方法的实现在编译期就是以显式方法调用泛型方法的，因此，最大程度上避免了反射的性能损失
165 DynamicMethod dm = new DynamicMethod(Guid.NewGuid().ToString("N"),
166 typeof(object),
167 new Type[] { typeof(object[]) },
168 typeof(string).Module);
169
170 ILGenerator il = dm.GetILGenerator();
171
172 创建所有方法的参数的本地变量#region 创建所有方法的参数的本地变量
173
174 //首先获得目标方法的MethodInfo
175 MethodInfo makeGenericMethodInfo;
176 if (genericParameterTypes != null && genericParameterTypes.Length > 0)
177 {
178 makeGenericMethodInfo = genericMethodInfo.MakeGenericMethod(genericParameterTypes);
179 }
180 else
181 {
182 makeGenericMethodInfo = genericMethodInfo;
183 }
184
185 //声明本地变量
186 ParameterInfo[] pis = makeGenericMethodInfo.GetParameters();
187 for (int i = 0; i < pis.Length; ++i)
188 {
189 il.DeclareLocal(pis[i].ParameterType);
190 }
191
192 #endregion
193
194 从paramObjs参数中解析所有参数值到本地变量中#region 从paramObjs参数中解析所有参数值到本地变量中
195
196 for (int i = 0; i < pis.Length; ++i)
197 {
198 il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
199 LoadIndex(il, i);
200 il.Emit(OpCodes.Ldelem_Ref);
201 if (pis[i].ParameterType.IsValueType)
202 {
203 il.Emit(OpCodes.Unbox_Any, pis[i].ParameterType);
204 }
205 else if (pis[i].ParameterType != typeof(object))
206 {
207 il.Emit(OpCodes.Castclass, pis[i].ParameterType);
208 }
209 StoreLocal(il, i);
210 }
211
212 #endregion
213
214 执行目标方法#region 执行目标方法
215
216 for (int i = 0; i < pis.Length; ++i)
217 {
218 LoadLocal(il, i);
219 }
220 if (makeGenericMethodInfo.IsStatic)
221 {
222 il.Emit(OpCodes.Call, makeGenericMethodInfo);
223 }
224 else
225 {
226 throw new NotImplementedException("暂时还没有实现该功能!");
227 }
228
229 if (makeGenericMethodInfo.ReturnType == typeof(void))
230 {
231 il.Emit(OpCodes.Ldnull);
232 }
233
234 #endregion
235
236 il.Emit(OpCodes.Ret);
237
238 dmd = (DynamicMethodDelegate)dm.CreateDelegate(typeof(DynamicMethodDelegate));
239 cache.Add(key, dmd);
240 }
241 }
242
243 return dmd;
244 }
245 }
public abstract class DynamicMethodHelper2
{3
//该类不能实例化，只能静态调用4
private DynamicMethodHelper() {}5
6
//通用的可变参数动态方法委托7
public delegate object DynamicMethodDelegate(params object[] paramObjs);8
9
private static Dictionary<string, DynamicMethodDelegate> cache = new Dictionary<string, DynamicMethodDelegate>();10
11
private static void LoadIndex(ILGenerator gen, int index)12
{13
switch (index)14
{15
case 0:16
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);17
break;18
case 1:19
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);20
break;21
case 2:22
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_2);23
break;24
case 3:25
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_3);26
break;27
case 4:28
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_4);29
break;30
case 5:31
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_5);32
break;33
case 6:34
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_6);35
break;36
case 7:37
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_7);38
break;39
case 8:40
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_8);41
break;42
default:43
if (index < 128)44
{45
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4_S, index);46
}47
else48
{49
gen.Emit(OpCodes.Ldc_I4, index);50
}51
break;52
}53
}54
55
private static void StoreLocal(ILGenerator gen, int index)56
{57
switch (index)58
{59
case 0:60
gen.Emit(OpCodes.Stloc_0);61
break;62
case 1:63
gen.Emit(OpCodes.Stloc_1);64
break;65
case 2:66
gen.Emit(OpCodes.Stloc_2);67
break;68
case 3:69
gen.Emit(OpCodes.Stloc_3);70
break;71
default:72
if (index < 128)73
{74
gen.Emit(OpCodes.Stloc_S, index);75
}76
else77
{78
gen.Emit(OpCodes.Stloc, index);79
}80
break;81
}82
}83
84
private static void LoadLocal(ILGenerator gen, int index)85
{86
switch (index)87
{88
case 0:89
gen.Emit(OpCodes.Ldloc_0);90
break;91
case 1:92
gen.Emit(OpCodes.Ldloc_1);93
break;94
case 2:95
gen.Emit(OpCodes.Ldloc_2);96
break;97
case 3:98
gen.Emit(OpCodes.Ldloc_3);99
break;100
default:101
if (index < 128)102
{103
gen.Emit(OpCodes.Ldloc_S, index);104
}105
else106
{107
gen.Emit(OpCodes.Ldloc, index);108
}109
break;110
}111
}112
113
public static DynamicMethodDelegate GetDynamicMethodDelegate(MethodInfo genericMethodInfo, 114
params Type[] genericParameterTypes)115
{116
检查参数的有效性#region 检查参数的有效性117
118
if (genericMethodInfo == null)119
{120
throw new ArgumentNullException("需要被调用的方法的genericMethodInfo不能为空!");121
}122
123
if (genericParameterTypes != null)124
{125
if (genericParameterTypes.Length != genericMethodInfo.GetGenericArguments().Length)126
{127
throw new ArgumentException("genericMethodInfo和泛型参数类型的数量不一致!");128
}129
}130
else131
{132
if (genericMethodInfo.GetGenericArguments().Length > 0)133
{134
throw new ArgumentException("没有为genericMethodInfo指定泛型参数类型!");135
}136
}137
138
#endregion139
140
构造用于缓存的key#region 构造用于缓存的key141
142
string key = genericMethodInfo.DeclaringType.ToString() + "|" + genericMethodInfo.ToString();143
if (genericParameterTypes != null)144
{145
for (int i = 0; i < genericParameterTypes.Length; ++i)146
{147
key += "|" + genericParameterTypes[i].ToString();148
}149
}150
151
#endregion152
153
DynamicMethodDelegate dmd;154
155
lock (cache)156
{157
if (cache.ContainsKey(key))158
{159
dmd = cache[key];160
}161
else162
{163
//动态创建一个封装了泛型方法调用的非泛型方法，并返回绑定到他的DynamicMethodDelegate的实例164
//返回的动态方法的实现在编译期就是以显式方法调用泛型方法的，因此，最大程度上避免了反射的性能损失165
DynamicMethod dm = new DynamicMethod(Guid.NewGuid().ToString("N"), 166
typeof(object), 167
new Type[] { typeof(object[]) }, 168
typeof(string).Module);169
170
ILGenerator il = dm.GetILGenerator();171
172
创建所有方法的参数的本地变量#region 创建所有方法的参数的本地变量173
174
//首先获得目标方法的MethodInfo175
MethodInfo makeGenericMethodInfo;176
if (genericParameterTypes != null && genericParameterTypes.Length > 0)177
{178
makeGenericMethodInfo = genericMethodInfo.MakeGenericMethod(genericParameterTypes);179
}180
else181
{182
makeGenericMethodInfo = genericMethodInfo;183
}184
185
//声明本地变量186
ParameterInfo[] pis = makeGenericMethodInfo.GetParameters();187
for (int i = 0; i < pis.Length; ++i)188
{189
il.DeclareLocal(pis[i].ParameterType);190
}191
192
#endregion193
194
从paramObjs参数中解析所有参数值到本地变量中#region 从paramObjs参数中解析所有参数值到本地变量中195
196
for (int i = 0; i < pis.Length; ++i)197
{198
il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);199
LoadIndex(il, i);200
il.Emit(OpCodes.Ldelem_Ref);201
if (pis[i].ParameterType.IsValueType)202
{203
il.Emit(OpCodes.Unbox_Any, pis[i].ParameterType);204
}205
else if (pis[i].ParameterType != typeof(object))206
{207
il.Emit(OpCodes.Castclass, pis[i].ParameterType);208
}209
StoreLocal(il, i);210
}211
212
#endregion213
214
执行目标方法#region 执行目标方法215
216
for (int i = 0; i < pis.Length; ++i)217
{218
LoadLocal(il, i);219
}220
if (makeGenericMethodInfo.IsStatic)221
{222
il.Emit(OpCodes.Call, makeGenericMethodInfo);223
}224
else225
{226
throw new NotImplementedException("暂时还没有实现该功能!");227
}228
229
if (makeGenericMethodInfo.ReturnType == typeof(void))230
{231
il.Emit(OpCodes.Ldnull);232
}233
234
#endregion235
236
il.Emit(OpCodes.Ret);237
238
dmd = (DynamicMethodDelegate)dm.CreateDelegate(typeof(DynamicMethodDelegate));239
cache.Add(key, dmd);240
}241
}242
243
return dmd;244
}245
}测试代码如下（基于在双鱼座原文的代码格式）：
1 List<int> list = new List<int>();
2 System.Diagnostics.Stopwatch watch = new System.Diagnostics.Stopwatch();
3 watch.Reset();
4 watch.Start();
5 for (int i = 0; i < REPEAT_TIME; i++)
6 {
7 Program.Add<int>(i, list);
8 }
9 watch.Stop();
10 long l1 = watch.ElapsedMilliseconds;
11 watch.Reset();
12 MethodInfo mi = typeof(Program).GetMethod("Add");
13 DynamicMethodHelper.DynamicMethodDelegate dmd = DynamicMethodHelper.GetDynamicMethodDelegate(mi, typeof(int));
14 watch.Start();
15 for (int i = 0; i < REPEAT_TIME; i++)
16 {
17 dmd(i, list);
18 }
19 watch.Stop();
20 long l2 = watch.ElapsedMilliseconds;
21 Console.WriteLine("{0}\n{1} vs {2}", list.Count, l1, l2);
22 Console.ReadLine();
List<int> list = new List<int>();2
System.Diagnostics.Stopwatch watch = new System.Diagnostics.Stopwatch();3
watch.Reset();4
watch.Start();5
for (int i = 0; i < REPEAT_TIME; i++)6
{7
Program.Add<int>(i, list);8
}9
watch.Stop();10
long l1 = watch.ElapsedMilliseconds;11
watch.Reset();12
MethodInfo mi = typeof(Program).GetMethod("Add");13
DynamicMethodHelper.DynamicMethodDelegate dmd = DynamicMethodHelper.GetDynamicMethodDelegate(mi, typeof(int));14
watch.Start();15
for (int i = 0; i < REPEAT_TIME; i++)16
{17
dmd(i, list);18
}19
watch.Stop();20
long l2 = watch.ElapsedMilliseconds;21
Console.WriteLine("{0}\n{1} vs {2}", list.Count, l1, l2);22
Console.ReadLine();0
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