使用动态生成的委托提高调用动态程序集的性能

前言

在一些时候，我们需要动态生成一个函数，例如最近银河发表的一篇随笔当中提及到的《画函数图形的C#程序(改进版)》。不久之前，我们伟大的老赵也发过一篇《方法的直接调用，反射调用与……Lambda表达式调用》，他也推荐了《Dynamic Reflection Library》，但我不懂怎么应用在这里，因为这里的输入是字符串。自己用 CodeDom 实现了一下（其实这个我在没有来博客园之前就想实现了，当时刚学 .Net 不久，走了很多弯路才勉强可行，博客园真是个学习和提高的好地方^_^），发现性能提高了非常多，故在这里跟大家分享一下。

思想和目标

首先，普遍知识，MethodInfo.Invoke 需要查找元数据，很慢，然而通过一个委托调用某方法跟调用这个方法的速度差不多。因此，在需要经常重复调用一个方法的时候，不应该使用 MethodInfo.Invoke 这个方法。

然而，偏偏这个方法是由用户动态输入的，那么，解决的思路是把用户输入编译成动态程序集中的一个方法，却不直接 MethodInfo.Invoke 它，而是在这个动态程序集中另外编写一个方法，返回一个委托，指向目标方法，然后 MethodInfo.Invoke 这个另外编写的方法，获得一个委托，之后就可以重复调用我们动态生成的目标方法却不用 MethodInfo.Invoke 了，而且是 TypeSafe 的，还有 IDE 的智能提示支持，多好！

在没有 Lambda 表达式甚至没有匿名方法的时代（就是我刚有这个想法的时代），要实现这个很麻烦，这是因为委托的类型问题。（见过“XYZ 类型不能强制转换为 XYZ 类型”这种错误吗？ XYZ = XYZ）

自从有了 Linq 以后，BCL 中多了一系列形如 Func<T, TResult> 这样的委托类型，这种思想的实现就更容易了，Lambda 表达式还能免去我们多写一个方法的痛苦，实在太好了。

那还等什么？编程实现！

首先，编写核心的动态程序集代码以及编译。

private static Assembly getDynamicAssembly()
{
    string source = @"
    public class DynamicClass
    {
        public static System.Func<double, double> GetFunc()
        {
            return ( double x ) =>
            {
                return x + x;
            };
        }

        public static double Add( double x )
        {
            return x + x;
        }
    }";
    var providerOptions = new Dictionary<string, string> { { "CompilerVersion", "v3.5" } };
    var cp = new CSharpCodeProvider(providerOptions);

    CompilerParameters cps = new CompilerParameters();
    cps.GenerateExecutable = false;
    cps.GenerateInMemory = true;
    cps.IncludeDebugInformation = false;
    cps.CompilerOptions += "/optimize /reference:System.Core.dll";

    return cp.CompileAssemblyFromSource(cps, source).CompiledAssembly;
}

说明一下，private static 是因为我还没有封装，只是写了一个 ConsoleApp 来证明想法。OK，source 里的明星方法是 GetFunc()，它返回一个 Func<double, double> 委托，委托指向的方法由 Lambda 表达式构造，这个 Lambda 表达式的内容就是我们要动态生成的内容。另外，在使用 CSharpCodeProvider 的时候默认是用 2.0 的，所以需要配置一下，具体可以查阅 MSDN Library，这里就直接 hard code 进去了。实际应用的时候，动态编译可能会出错，这里也忽略了。Add 方法是等一下要 MethodInfo.Invoke 的对比方法。

接着，就是编写个方法测试一下效果，很简单：

private static Stopwatch measureDynamicDelegate( Assembly asm, int length )
{
    var func = asm.GetType("DynamicClass").GetMethod("GetFunc").Invoke(null, null) as Func<double, double>;
    var sw = Stopwatch.StartNew();
    for ( int i = 0; i < length; i++ )
    {
        func(1d);
    }
    sw.Stop();
    return sw;
}

可以看到，要使用很简单，只需写 func(1d)，而且还有 IDE 的 Intellisense 支持：

然后就是其他测试了。这里就不贴出来了，代码等下提供下载。

测试结果

我分别在 Debug 和 Release 模式中测试了一下，发现相对差别不大，都是首次调用慢一点，以后的调用就快一点。左图为 Debug 模式，右图为 Release 模式，循环 65536 次。（点击放大）

测试代码下载。

最后

这个貌似比老赵提供的数据快，但我相信原理是一样的。还有怎么在这个场景使用老赵的 Fast Reflection Library 和他推荐的 Dynamic Reflection Library 呢？欢迎大家指教。

[EDIT]

睡了一觉，想一想老赵的回复是对的，应用的场景是不同的，那么 Dynamic Reflection Library 呢？继续欢迎大家讨论，赐教！