C#如何實(shí)現(xiàn)接口base調(diào)用

今天小編給大家分享一下C#如何實(shí)現(xiàn)接口base調(diào)用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí)，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來(lái)了解一下吧。

背景

在三年前發(fā)布的C#8.0中有一項(xiàng)重要的改進(jìn)叫做接口默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，從此以后，接口中定義的方法可以包含方法體了，即默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。

不過(guò)對(duì)于接口的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)類或者子接口在重寫(xiě)這個(gè)方法的時(shí)候不能對(duì)其進(jìn)行base調(diào)用，就像子類重寫(xiě)方法是可以進(jìn)行base.Method()那樣。例如：

public interface IService
{
    void Proccess()
    {
        Console.WriteLine("Proccessing");
    }
}
public class Service : IService
{
    public void Proccess()
    {
        Console.WriteLine("Before Proccess");
        base(IService).Proccess(); // 目前不支持，也是本文需要探討的部分
        Console.WriteLine("End Proccess");
    }
}

當(dāng)初C#團(tuán)隊(duì)將這個(gè)特性列為了下一步的計(jì)劃（點(diǎn)此查看細(xì)節(jié)），然而三年過(guò)去了依然沒(méi)有被提上日程。這個(gè)特性的缺失無(wú)疑是一種很大的限制，有時(shí)候我們確實(shí)需要接口的base調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)某些需求。本文將介紹兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)它。

方法1：使用反射找到接口實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行調(diào)用

這種方法的核心思想是，使用反射找到你需要調(diào)用的接口實(shí)現(xiàn)的MethodInfo，然后構(gòu)建DynamicMethod使用OpCodes.Call去調(diào)用它即可。

首先我們定義方法簽名用來(lái)表示接口方法的base調(diào)用。

public static void Base<TInterface>(this TInterface instance, Expression<Action<TInterface>> selector);
public static TReturn Base<TInterface, TReturn>(this TInterface instance, Expression<Func<TInterface, TReturn>> selector);

所以上一節(jié)的例子就可以改寫(xiě)成：

public class Service : IService
{
    public void Proccess()
    {
        Console.WriteLine("Before Proccess");
        this.Base<IService>(m => m.Proccess());
        Console.WriteLine("End Proccess");
    }
}

于是接下來(lái)，我們就需要根據(jù)lambda表達(dá)式找到其對(duì)應(yīng)的接口實(shí)現(xiàn)，然后調(diào)用即可。

第一步根據(jù)lambda表達(dá)式獲取MethodInfo和參數(shù)。要注意的是，對(duì)于屬性的調(diào)用我們也需要支持，其實(shí)屬性也是一種方法，所以可以一并處理。

private static (MethodInfo method, IReadOnlyList<Expression> args) GetMethodAndArguments(Expression exp) => exp switch
{
    LambdaExpression lambda => GetMethodAndArguments(lambda.Body),
    UnaryExpression unary => GetMethodAndArguments(unary.Operand),
    MethodCallExpression methodCall => (methodCall.Method!, methodCall.Arguments),
    MemberExpression { Member: PropertyInfo prop } => (prop.GetGetMethod(true) ?? throw new MissingMethodException($"No getter in propery {prop.Name}"), Array.Empty<Expression>()),
    _ => throw new InvalidOperationException("The expression refers to neither a method nor a readable property.")
};

第二步，利用Type.GetInterfaceMap獲取到需要調(diào)用的接口實(shí)現(xiàn)方法。此處注意的要點(diǎn)是，instanceType.GetInterfaceMap(interfaceType).InterfaceMethods 會(huì)返回該接口的所有方法，所以不能僅根據(jù)方法名去匹配，因?yàn)榭赡苡懈鞣N重載、泛型參數(shù)、還有new關(guān)鍵字聲明的同名方法，所以可以按照方法名+聲明類型+方法參數(shù)+方法泛型參數(shù)唯一確定一個(gè)方法（即下面代碼塊中IfMatch的實(shí)現(xiàn)）

internal readonly record struct InterfaceMethodInfo(Type InstanceType, Type InterfaceType, MethodInfo Method);
private static MethodInfo GetInterfaceMethod(InterfaceMethodInfo info)
{
    var (instanceType, interfaceType, method) = info;
    var parameters = method.GetParameters();
    var genericArguments = method.GetGenericArguments();
    var interfaceMethods = instanceType
        .GetInterfaceMap(interfaceType)
        .InterfaceMethods
        .Where(m => IfMatch(method, genericArguments, parameters, m))
        .ToArray();
    var interfaceMethod = interfaceMethods.Length switch
    {
        0 => throw new MissingMethodException($"Can not find method {method.Name} in type {instanceType.Name}"),
        > 1 => throw new AmbiguousMatchException($"Found more than one method {method.Name} in type {instanceType.Name}"),
        1 when interfaceMethods[0].IsAbstract => throw new InvalidOperationException($"The method {interfaceMethods[0].Name} is abstract"),
        _ => interfaceMethods[0]
    };
    if (method.IsGenericMethod)
        interfaceMethod = interfaceMethod.MakeGenericMethod(method.GetGenericArguments());
    return interfaceMethod;
}

第三步，用獲取到的接口方法，構(gòu)建DynamicMethod。其中的重點(diǎn)是使用OpCodes.Call，它的含義是以非虛方式調(diào)用一個(gè)方法，哪怕該方法是虛方法，也不去查找它的重寫(xiě)，而是直接調(diào)用它自身。

private static DynamicMethod GetDynamicMethod(Type interfaceType, MethodInfo method, IEnumerable<Type> argumentTypes)
{
    var dynamicMethod = new DynamicMethod(
        name: "__IL_" + method.GetFullName(),
        returnType: method.ReturnType,
        parameterTypes: new[] { interfaceType, typeof(object[]) },
        owner: typeof(object),
        skipVisibility: true);
    var il = dynamicMethod.GetILGenerator();
    il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
    var i = 0;
    foreach (var argumentType in argumentTypes)
    {
        il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
        il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, i);
        il.Emit(OpCodes.Ldelem, typeof(object));
        if (argumentType.IsValueType)
        {
            il.Emit(OpCodes.Unbox_Any, argumentType);
        }
        ++i;
    }
    il.Emit(OpCodes.Call, method);
    il.Emit(OpCodes.Ret);
    return dynamicMethod;
}

最后，將DynamicMethod轉(zhuǎn)為強(qiáng)類型的委托就完成了?？紤]到性能的優(yōu)化，可以將最終的委托緩存起來(lái)，下次調(diào)用就不用再構(gòu)建一次了。

han12345/c42de446a23aa9a17fb6abf905479f25" rel="external nofollow" target="_blank">完整的代碼點(diǎn)這里 

方法2：利用函數(shù)指針

這個(gè)方法和方法1大同小異，區(qū)別是，在方法1的第二步，即找到接口方法的MethodInfo之后，獲取其函數(shù)指針，然后利用該指針構(gòu)造委托。這個(gè)方法其實(shí)是我最初找到的方法，方法1是其改進(jìn)。在此就不多做介紹了

方法3：利用Fody在編譯時(shí)對(duì)接口方法進(jìn)行IL的call調(diào)用

方法1雖然可行，但是肉眼可見(jiàn)的性能損失大，即使是用了緩存。于是乎我利用Fody編寫(xiě)了一個(gè)插件InterfaceBaseInvoke.Fody。

其核心思想就是在編譯時(shí)找到目標(biāo)接口方法，然后使用call命令調(diào)用它就行了。這樣可以把性能損失降到最低。該插件的使用方法可以參考項(xiàng)目介紹。

性能測(cè)試

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