C#中方法的直接调用、反射调用与Lambda表达式调用对比

内容摘要
想调用一个方法很容易,直接代码调用就行,这人人都会。其次呢,还可以使用反射。不过通过反射调用的性能会远远低于直接调用——至少从绝对时间上来看的确是这样。虽然这是个众所
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想调用一个方法很容易,直接代码调用就行,这人人都会。其次呢,还可以使用反射。不过通过反射调用的性能会远远低于直接调用——至少从绝对时间上来看的确是这样。虽然这是个众所周知的现象,我们还是来写个程序来验证一下。比如我们现在新建一个Console应用程序,编写一个最简单的Call方法。

Expression Tree Visualizer 来对一个现成的Expression Tree进行观察和分析。我们将一个MethodInfo对象传入DynamicMethodExecutor的构造函数之后,就能将各组不同的实例对象和参数对象数组传入Execute进行执行。这一切就像使用反射来进行调用一般,不过它的性能就有了明显的提高。例如我们添加更多的测试代码:

复制代码 代码如下:

DynamicMethodExecutor executor = new DynamicMethodExecutor(methodInfo);
Stopwatch watch3 = new Stopwatch();
watch3.Start();
for (int i = 0; i < times; i++)
{
    executor.Execute(program, parameters);
}
watch3.Stop();
Console.WriteLine(watch3.Elapsed + " (Dynamic executor)");

现在的执行结果则是:

复制代码 代码如下:

00:00:00.0125539 (Directly invoke)
00:00:04.5349626 (Reflection invoke)
00:00:00.0322555 (Dynamic executor)
Press any key to continue...

事实上,Expression<TDelegate>类型的Compile方法正是使用Emit来生成委托对象。不过现在我们已经无需将目光放在更低端的IL上,只要使用高端的API来进行Expression Tree的构造,这无疑是一种进步。不过这种方法也有一定局限性,例如我们只能对公有方法进行调用,并且包含out/ref参数的方法,或者除了方法外的其他类型成员,我们就无法如上例般惬意地编写代码了。

补充

木野狐兄在评论中引用了Code Project的文章《A General Fast Method Invoker》,其中通过Emit构建了FastInvokeHandler委托对象(其签名与Func<object, object[], object>完全相同)的调用效率似乎较“方法直接”调用的性能更高(虽然从原文示例看来并非如此)。事实上FastInvokeHandler其内部实现与DynamicMethodExecutor完全相同,居然有如此令人不可思议的表现实在让人啧啧称奇。我猜测,FastInvokeHandler与DynamicMethodExecutor的性能优势可能体现在以下几个方面:

1.范型委托类型的执行性能较非范型委托类型略低(求证)。
2.多了一次Execute方法调用,损失部分性能。
3.生成的IL代码更为短小紧凑。
4.木野狐兄没有使用Release模式编译。:P

不知道是否有对此感兴趣的朋友能够再做一个测试,不过请注意此类性能测试一定需要在Release编译下进行(这点很容易被忽视),否则意义其实不大。

此外,我还想强调的就是,本篇文章进行是纯技术上的比较,并非在引导大家追求点滴性能上的优化。有时候看到一些关于比较for或foreach性能优劣的文章让许多朋友都纠结与此,甚至搞得面红耳赤,我总会觉得有些无可奈何。其实从理论上来说,提高性能的方式有许许多多,记得当时在大学里学习Introduction to Computer System这门课时得一个作业就是为一段C程序作性能优化,当时用到不少手段,例如内联方法调用以减少CPU指令调用次数、调整循环嵌套顺序以提高CPU缓存命中率,将一些代码使用内嵌ASM替换等等,可谓“无所不用其极”,大家都在为几个时钟周期的性能提高而发奋图强欢呼雀跃……

那是理论,是在学习。但是在实际运用中,我们还必须正确对待学到的理论知识。我经常说的一句话是:“任何应用程序都会有其性能瓶颈,只有从性能瓶颈着手才能做到事半功倍的结果。”例如,普通Web应用的性能瓶颈往往在外部IO(尤其是数据库读写),要真正提高性能必须从此入手(例如数据库调优,更好的缓存设计)。正因如此,开发一个高性能的Web应用程序的关键不会在语言或语言运行环境上,.NET、RoR、PHP、Java等等在这一领域都表现良好。


代码注释

作者:喵哥笔记

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