一文帶你了解 C# DLR 的世界(DLR 探秘)

在很久之前，我寫了一片文章詳解C# 匿名對象（匿名類型）、var、動態(tài)類型 dynamic，可以借鑒。因為那時候是心中想當(dāng)然的認為只有反射能夠在運行時解析對象的成員信息并調(diào)用成員方法。后來也是因為其他的事一直都沒有回過頭來把這一節(jié)知識給補上，正所謂亡羊補牢，讓我們現(xiàn)在來大致了解一下DLR吧。

DLR 全稱是 Dynamic Language Runtime（動態(tài)語言運行時）。這很容易讓我們想到同在C#中還有一個叫 CLR 的東西，它叫 Common Language Runtime。那這兩者有什么關(guān)系呢？這個后續(xù)再說

C#4動態(tài)功能是Dynamic Language Runtime(動態(tài)語言運行時,DLR)的一部分.DLR是添加到CLR的一系列服務(wù),它允許添加動態(tài)語言,如Ruby和Python,并使C#具備和這些動態(tài)語言相同的某些功能.

DLR 是 C#4.0 新引進來的概念，其主要目的就是為了動態(tài)綁定與交互。

C#關(guān)鍵字 dynamic

DLR 首先定義了一個核心類型概念，即動態(tài)類型。即在運行時確定的類型，動態(tài)類型的成員信息、方法等都只在運行時進行綁定。與CLR的靜態(tài)類型相反，靜態(tài)類型都是在C#編譯期間通過一系列的規(guī)則匹配到最后的綁定。

將這種動態(tài)進行綁定的過程它有點類似反射，但其內(nèi)部卻和反射有很大的不同。這個稍微會談到。

由動態(tài)類型構(gòu)成的對象叫動態(tài)對象。

DLR一般有下列特點：

• 把CLR的所有類型全部隱式轉(zhuǎn)成dynamic。如dynamic x = GetReturnAnyCLRType()
• 同樣，dynamic幾乎也可以轉(zhuǎn)換成CLR類型。
• 所有含有動態(tài)類型的表達式都是在運行期進行動態(tài)計算的。

DLR發(fā)展到現(xiàn)在，我們幾乎都使用了動態(tài)類型關(guān)鍵字 dynamic以及還有引用DLR的類庫 Dapper等。

在我們不想創(chuàng)建新的靜態(tài)類做DTO映射時，我們第一時間會想到動態(tài)類型。也經(jīng)常性的將dynamic作為參數(shù)使用。

這時候我們就要注意一些 dynamic 不為大多人知的一些細節(jié)了。

不是只要含有 dynamic 的表達式都是動態(tài)的。

什么意思呢，且看這段代碼dynamic x = "marson shine";。這句代碼很簡單，就是將字符串賦值給動態(tài)類型 x。

大家不要以為這就是動態(tài)類型了哦，其實不是，如果單單只是這一句的話，C#編譯器在編譯期間是會把變量 x 轉(zhuǎn)變成靜態(tài)類型 object 的，等價于object x = "marson shine";。可能有些人會驚訝，為什么C#編譯器最后會生成object類型的代碼。這就是接下來我們要注意的。

dynamic 于 object 的不可告人的關(guān)系

其實如果你是以 dynamic 類型為參數(shù)，那么實際上它就是等于 object 類型的。換句話說，dynamic在CLR級別就是object。其實這點不用記，我們從編譯器生成的C#代碼就知道了。

這里我用的是dotpeek查看編譯器生成的c#代碼。

這里順便想問下各位，有沒有mac下c#反編譯的工具。求推薦

所以我們在寫重載方法時，是不能以 object 和 dynamic 來區(qū)分的。

void DynamicMethod(object o);
void DynamicMethod(dynamic d); // error 編譯器無法通過編譯:已經(jīng)存在同名同形參的方法

如果說 dynamic 與 object 一樣，那么它與 DLR 又有什么關(guān)系呢？

其實微軟提供這么一個關(guān)鍵字，我認為是方便提供創(chuàng)建動態(tài)類型的快捷方式。而真正于動態(tài)類型密切相關(guān)的是命名空間System.Dynamic下的類型。主要核心類DynamicObject,ExpandoObject,IDynamicMetaObjectProvider ，關(guān)于這三個類我們這節(jié)先不談。

DLR探秘

首先我們來大致了解C#4.0加入的重要功能 DLR，在編譯器中處于什么層次結(jié)構(gòu)。

在這里我引用 https://www.codeproject.com/Articles/42997/NET-4-0-FAQ-Part-1-The-DLR 這片文章的一副結(jié)構(gòu)圖的意思

動態(tài)編程 = CLR + DLR

這足以說明 DLR 在C#中的位置，雖然名字與CLR只有一個字母之差，但是它所處的層次其實是在CLR之上的。我們知道編譯器將我們寫的代碼轉(zhuǎn)換成IL，然后經(jīng)由CLR轉(zhuǎn)換成本地代碼交由CPU執(zhí)行可執(zhí)行程序。那么實際上，DLR 是在編譯期間和運行期做了大量工作。最后還是會將C#代碼轉(zhuǎn)換成CLR靜態(tài)語言，然后再經(jīng)由 CLR 將代碼轉(zhuǎn)換成本地代碼執(zhí)行（如調(diào)用函數(shù)等）。

現(xiàn)在我們來簡要介紹一下DLR在編譯期間做了什么。

到這里就不得不以例子來做說明了，我們就上面的例子稍加改造一下：

// program.cs
dynamic x = "marson shine";
string v = x.Substring(6);
Console.WriteLine(v);

為了節(jié)省篇幅，我簡化并改寫了難看的變量命名以及不必要的注釋。生成的代碼如下：

 object obj1 = (object) "marson shine";
 staticCallSite1 = staticCallSite1 ?? CallSite<Func<CallSite, object, int, object>>.Create(Binder.InvokeMember(CSharpBinderFlags.None, "Substring", (IEnumerable<Type>) null, typeof (Example), (IEnumerable<CSharpArgumentInfo>) new CSharpArgumentInfo[2]
 {
 CSharpArgumentInfo.Create(CSharpArgumentInfoFlags.None, (string) null),
 CSharpArgumentInfo.Create(CSharpArgumentInfoFlags.UseCompileTimeType | CSharpArgumentInfoFlags.Constant, (string) null)
 }));

 object obj2 = ((Func<CallSite, object, int, object>) staticCallSite1.Target)((CallSite) staticCallSite1, obj1, 6);
 staticCallSite2 = staticCallSite2 ?? CallSite<Action<CallSite, Type, object>>.Create(Binder.InvokeMember(CSharpBinderFlags.ResultDiscarded, "WriteLine", (IEnumerable<Type>) null, typeof (Example), (IEnumerable<CSharpArgumentInfo>) new CSharpArgumentInfo[2]
 {
 CSharpArgumentInfo.Create(CSharpArgumentInfoFlags.UseCompileTimeType | CSharpArgumentInfoFlags.IsStaticType, (string) null),
 CSharpArgumentInfo.Create(CSharpArgumentInfoFlags.None, (string) null)
 }));

 ((Action<CallSite, Type, object>) staticCallSite2.Target)((CallSite) staticCallSite2, typeof (Console), obj2);

上文的兩個變量staticCallSite1,staticCallSite2 是靜態(tài)變量，起到緩存的作用。

這里涉及到了DLR核心三個概念

1. ExpressTree（表達式樹）：通過CLR運行時用抽象語法樹（AST）生成代碼并執(zhí)行。并且它也是用來與動態(tài)語言交互的主要工具（如Python，JavaScript 等）
2. CallSite（調(diào)用點）：當(dāng)我們寫的調(diào)用動態(tài)類型的方法，這就是一個調(diào)用點。這些調(diào)用都是靜態(tài)函數(shù)，是能夠緩存下來的，所以在后續(xù)的調(diào)用，如果發(fā)現(xiàn)是相同類型的調(diào)用，就會更快的運行。
3. Binder（綁定器）：除了調(diào)用點之外，系統(tǒng)還需要知道這些方法如何調(diào)用，就比如例子中的通過調(diào)用Binder.InvokeMember方法，以及是那些對象類型調(diào)用的方法等信息。綁定器也是可以緩存的

總結(jié)

DLR運行過程我們總結(jié)起來就是，在運行時DLR利用編譯運行期間生成的表達式樹、調(diào)用點、綁定器代碼，以及緩存機制，我們就可以做到計算的重用來達到高性能。ASP.NET頁面緩存常見的4種方式

現(xiàn)在我們就知道了為什么DLR能干出與反射相同的效果，但是性能要遠比反射要高的原因了。

補充說明

剛看到評論里的同學(xué)提到了reflection與dynamic的性能測試比較，發(fā)現(xiàn)反射性能占據(jù)明顯的優(yōu)勢。事實上，從那個例子來看，恰恰說明了DLR的問題。這里我先列出他的測試代碼

const int Num = 1000 * 100;
{
 var mi = typeof(XXX).GetMethod("Go");
 var go1 = new XXX();
 for (int i = 0; i < Num; i++)
 {
 mi.Invoke(go1, null);
 }
}
{
 dynamic go1 = new XXX();
 for (int i = 0; i < Num; i++)
 {
 go1.Go();
 }
}

在這個測試中，已經(jīng)將反射出來的元數(shù)據(jù)信息緩存到局部變量 mi，所以在調(diào)用方法的時候，實際上用到的是已經(jīng)緩存下來的 mi。那么在沒有緩存優(yōu)勢的情況，說明DLR性能是不如 MethodInfo+Invoke 的。

其實在文章總結(jié)的時候也強調(diào)了，利用緩存機制達到多次重復(fù)計算的重用來提高性能

那么我們在看一個例子：

public void DynamicMethod(Foo f) {
 dynamic d = f;
 d.DoSomething();
}

public void ReflectionMethod(Foo f) {
 var m = typeof(Foo).GetMethod("DoSomething");
 m?.Invoke(f, null);
}

方法 DoSomething 只是一個空方法?，F(xiàn)在我們來看執(zhí)行結(jié)果

// 執(zhí)行時間
var f = new Foo();
Stopwatch sw = new Stopwatch();
int n = 10000000;
sw.Start();
for (int i = 0; i < n; i++) {
 ReflectionMethod(f);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("ReflectionMethod: " + sw.ElapsedMilliseconds + " ms");

sw.Restart();
for (int i = 0; i < n; i++) {
 DynamicMethod(f);
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("DynamicMethod: " + sw.ElapsedMilliseconds + " ms");

// 輸出
ReflectionMethod: 1923 ms
DynamicMethod: 223 ms

這里我們就能明顯看出執(zhí)行時間的差距了。實際上DLR的執(zhí)行過程我用下面?zhèn)未a表示

public void DynamicMethod(Foo f) {
 dynamic d = f;
 d.DoSomething();
}
// 以下是DLR會生成大概的代碼
static DynamicCallSite fooCallSite;
public void ReflectionMethod(Foo f) {
 object d = f;
 if(fooCallSite == null) fooCallSite = new DynamicCallSite();
 fooCallSite.Invoke("Foo",d);
}

編譯器在編譯上述方法DynamicMethod時，會詢問一次這個調(diào)用點調(diào)用的方法的類型是否是同一個，如果是則直接將已經(jīng)準(zhǔn)備好的調(diào)用點 fooCallSite 進行調(diào)用，否則則像文章之前說的，會生成調(diào)用點，綁定器綁定成員信息，根據(jù)AST將表達式生成表達式樹，將這些都緩存下來。在進行計算（調(diào)用）。

正因為我們知道了DLR的一些內(nèi)幕，所以我們自然也知道了注意該如何用 DLR，以及關(guān)鍵字 dynamic。比如我們現(xiàn)在知道了C#編譯器會將 dynamic 等同 object 對待。那么我們在使用的時候一定要注意不要被“莫名其妙”的被裝箱了，導(dǎo)致不必要的性能損失了。

至于 DLR 的應(yīng)用，特別是結(jié)合動態(tài)語言進行編程，來達到靜態(tài)語言動態(tài)編程的目的。其實DLR剛出來之際，就有了如 IronPython 這樣的開源組件。這是另外一個話題，并且我們在做實際應(yīng)用的情況也很少，所以就沒有展開來講了。

補充：

DLR主要提供以下三個功能:

1.語言實現(xiàn)服務(wù)提供語言的互操作性

2.動態(tài)語言運行時服務(wù)提供動態(tài)調(diào)用支持

3.公共腳本宿主

依托這些模塊,您可以非常輕松的做下面這些事

1.為您現(xiàn)有的.NET應(yīng)用程序,加入腳本支持

2.為您現(xiàn)有的語言,提供動態(tài)知己

3.為任何對象提供動態(tài)操作支持

4.在您的架構(gòu)中提供腳本語言.

參數(shù)資料：

https://www.codeproject.com/Articles/42997/NET-4-0-FAQ-Part-1-The-DLR《深入理解C#》

到此這篇關(guān)于一文帶你了解 C# DLR 的世界的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C# DLR 內(nèi)容請搜索億速云以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持億速云！