使用表达式的泛型类的 C# 加速方法调用

Question

我需要调用一个泛型类的实例方法。签名如下所示：

public class HandlerFactory
{
    public static IHandler<T> Create<T>();
}

public interface IHandler<T>
{
    T Read(Stream s);

    void Write(Stream s, T v);
}

我设法通过使用表达式和 DynamicInvoke 使其工作。遗憾的是 DynamicInvoke 的性能并不是那么好。我无法将委托转换为 Action<MemoryStream, T>，因为我在编译时不知道类型。

public class Test
{
    public static void Write(MemoryStream s, object value)
    {
        var del = GetWriteDelegateForType(value.GetType());

        // TODO: How to make this faster?
        del.DynamicInvoke(s, value);
    }

    private static object GetHandlerForType(Type type)
    {
        var expr = Expression.Call(typeof(HandlerFactory), "Create", new[] { type });
        var createInstanceLambda = Expression.Lambda<Func<object>>(expr).Compile();
        return createInstanceLambda();
    }

    private static Delegate GetWriteDelegateForType(Type type)
    {
        var handlerObj = GetHandlerForType(type);
        var methodInfo = handlerObj.GetType().GetMethod("Write", new[] { typeof(MemoryStream), type });

        var arg1 = Expression.Parameter(typeof(MemoryStream), "s");
        var arg2 = Expression.Parameter(type, "v");

        var handlerObjConstant = Expression.Constant(handlerObj);
        var methodCall = Expression.Call(handlerObjConstant, methodInfo, arg1, arg2);

        var lambda = Expression.Lambda(methodCall, arg1, arg2);

        return lambda.Compile();
    }
}

请注意，我没有对 lambda 生成进行基准测试，只是对 DynamicInvoke 的调用。

有什么办法可以用更快的东西代替 DynamicInvoke？

更新：我评估了包含代码示例的 3 个答案，并选择 Lasse V. Karlsen 答案，因为它很简单。 （注意 Grax 的代码：尽管缓存了 MakeGenericMethod 调用，但它似乎比将 Invoke 包装在委托中要慢得多）

             Method |        Median |     StdDev |
------------------- |-------------- |----------- |
           MyLambda | 1,133.2459 ns | 25.1972 ns |
       ExplicitCall |     0.6450 ns |  0.0256 ns |
 Test2DelegateLasse |    10.6032 ns |  0.2141 ns |
         LambdaGroo |    10.7274 ns |  0.1099 ns |
         InvokeGrax |   349.9428 ns | 14.6841 ns |

Answer 1

这样做的方法是通过一个适当的泛型方法，将一个从object 转换为T 的转换，并跳过整个动态调用。

根据您在 pastebin 中的代码，这是您的 Test 类的新版本：

public class Test2
{
    private static readonly Action<MemoryStream, object> del;

    static Test2()
    {
        var genericCreateMethod = typeof(Test2).GetMethod("CreateWriteDelegate", BindingFlags.Static | BindingFlags.NonPublic);
        var specificCreateMethod = genericCreateMethod.MakeGenericMethod(typeof(Model));
        del = (Action<MemoryStream, object>)specificCreateMethod.Invoke(null, null);
    }

    public static void Write(MemoryStream s, object value)
    {
        del(s, value);
    }

    private static Action<MemoryStream, object> CreateWriteDelegate<T>()
    {
        var handler = HandlerFactory.Create<T>();
        return delegate (MemoryStream s, object value)
        {
            handler.Write(s, (T)value);
        };
    }
}

在我的机器上，您的代码与上述一样执行为：

您的测试：1285 毫秒
我的测试：20ms
显式：4ms

Answer 2

编写一个泛型方法，并使用 MakeGenericMethod 和 Invoke 来调用它。

将您要调用的方法存储在静态变量中，这样 GetMethod 调用只需发生一次。

然后在该 MethodInfo 上调用 MakeGenericMethod 并在结果上调用。

private static MethodInfo GenericWriteMethod =
    typeof(Test).GetMethod("GenericWrite", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static);

public static void Write(MemoryStream s, object value)
{
    GenericWriteMethod
        .MakeGenericMethod(value.GetType())
        .Invoke(null, new object[] { s, value });
}

private static void GenericWrite<T>(MemoryStream s, T value)
{
    HandlerFactory.Create<T>().Write(s, value);
}

在我的测试中，这使其速度提高了 100 倍以上。

Answer 3

您应该简单地创建一个Action<Stream, object>：

static Action<Stream, object> GetWriteDelegateForType(Type type)
{
    // get the actual generic method
    var handlerObj = GetHandlerForType(type);
    var methodInfo = handlerObj
                .GetType()
                .GetMethod("Write", new[] { typeof(MemoryStream), type });

    // but use (Stream, object) parameters instead
    var streamArg = Expression.Parameter(typeof(Stream), "s");
    var objectArg = Expression.Parameter(typeof(object), "v");

    // this will cast object to T
    var tCast = Expression.Convert(objectArg, type);

    var handlerObjConstant = Expression.Constant(handlerObj);
    var body = Expression.Call(handlerObjConstant, methodInfo, streamArg, tCast);
    var lambda = Expression.Lambda<Action<Stream, object>>(body, streamArg, objectArg);

    // and compile to an actual Action<Stream, object>
    return lambda.Compile();
}

然后你就像一个普通的委托一样称呼它：

static void Write(MemoryStream s, object value)
{
    var action = GetWriteDelegateForType(value.GetType());
    action(s, value);
}

缓存委托也是个好主意：

static readonly ConcurrentDictionary<Type, Action<Stream, object>> _cache = 
   new ConcurrentDictionary<Type, Action<Stream, object>>();

static void Write(MemoryStream s, object value)
{
    var type = value.GetType();
    var action = _cache.GetOrAdd(type, GetWriteDelegateForType);
    action(s, value);
}

Answer 4

您可以将其设为Action<MemoryStream, object> 并简单地使用Expression.Convert() 将v 的类型从object 更改为type。

为了提高性能，您可以将这些 Actions 存储在一些 Type-keyed 字典中（并发？），但表达式需要对 Create 内部的处理程序进行一些更改。

Answer 5

添加另一个答案，因为这个答案与我的第一个答案明显不同。

TLDR：添加非泛型接口，创建字典以缓存类型的处理程序，使用非泛型 Write 方法调用处理程序。

---

为 ExplicitHandler 添加一个非泛型接口，使其更容易在非泛型代码中进行交互。

public interface IHandler
{
    void Write(Stream s, object v);
}

在ExplicitHandler中实现非泛型Write方法强制转换为T并调用泛型Write

    void IHandler.Write(Stream s, object v)
    {
        Write(s, (T)v);
    }

在字典中缓存处理程序

public class Test
{
    static Dictionary<Type, IHandler> delegates = new Dictionary<Type, IHandler>();

    public static void Write(MemoryStream s, object value)
    {
        IHandler handler;

        var type = value.GetType();
        if (!delegates.TryGetValue(type, out handler))
        {
            handler = (IHandler)typeof(HandlerFactory).GetMethod(nameof(HandlerFactory.Create)).MakeGenericMethod(type).Invoke(null, null);
            delegates[type] = handler;
        }

        handler.Write(s, value);
    }
}

在此处重写您的源代码：http://pastebin.com/hmfj2Gv2