C# 中的高性能动态属性访问方法

郑子铭

发布于 2025-03-27 05:06:35

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代码可运行

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代码可运行

在C#编程中，动态访问对象属性是一项常见需求，尤其在构建灵活且可扩展的应用程序时更是如此。设想一下，你正在开发一个需要处理许多不同对象类型的系统，而且这些对象的属性可能会随着需求的变化而改变。如果你希望代码能够动态访问这些属性，而非对每个属性访问都进行硬编码，那么动态属性访问就变得至关重要了。

然而，动态属性访问往往会带来性能方面的顾虑。我们如何在保持灵活性的同时实现高性能的动态属性访问呢？让我们逐步来探讨这个问题。

1. 反射：基础但有些繁琐

首先，我们必须提到反射。反射是C#中的一项强大功能，它允许你在运行时检查、访问以及修改对象的类型和成员（包括属性）。使用反射来获取属性值非常简单：

using System;
usingSystem.Reflection;

publicclassPerson
{
    publicstring Name {get;set;}
    publicint Age {get;set;}
}

publicclassProgram
{
    publicstaticvoidMain()
    {
        Person person =newPerson{ Name ="Alice", Age =};

        Type type = person.GetType();
        PropertyInfo propertyInfo = type.GetProperty("Name");
        string name =(string)propertyInfo.GetValue(person);

        Console.WriteLine(name);// 输出：Alice
    }
}

不过，反射有一个明显的缺点：会产生相当大的性能开销。每次你使用反射来获取属性值时，.NET运行时都需要查找类型信息并执行安全检查，在频繁访问的情况下，这可能会成为性能瓶颈。

2. 缓存反射结果：性能提升的第一步

为了缓解反射带来的性能问题，一种常见的策略是缓存反射结果。这意味着你只需在首次访问属性时执行反射操作，然后缓存得到的对象。后续访问则直接使用缓存的对象。

using System;
usingSystem.Collections.Generic;
usingSystem.Reflection;

publicclassReflectionCache
{
    privatestaticDictionary<string, PropertyInfo> cache =newDictionary<string, PropertyInfo>();

    publicstaticPropertyInfoGetPropertyInfo(object obj,string propertyName)
    {
        Type type = obj.GetType();
        string cacheKey = type.FullName +"."+ propertyName;

        if(!cache.ContainsKey(cacheKey))
        {
            PropertyInfo propertyInfo = type.GetProperty(propertyName);
            cache[cacheKey]= propertyInfo;
        }

        return cache[cacheKey];
    }
}

publicclassProgram
{
    publicstaticvoidMain()
    {
        Person person =newPerson{ Name ="Alice", Age =};

        PropertyInfo propertyInfo = ReflectionCache.GetPropertyInfo(person,"Name");
        string name =(string)propertyInfo.GetValue(person);

        Console.WriteLine(name);// 输出：Alice
    }
}

通过缓存，我们避免了每次访问属性时的反射开销，显著提高了性能。

3. 表达式树：进一步提升性能

尽管缓存反射结果已经显著提高了性能，但如果你追求极致性能，表达式树是更好的选择。表达式树允许你在编译时构建用于动态访问属性的表达式，然后在运行时以接近直接调用的速度执行这些表达式。

using System;
usingSystem.Linq.Expressions;
usingSystem.Collections.Generic;

publicclassExpressionCache<T>
{
    privatestaticreadonlyDictionary<string, Func<T, object>> cache =newDictionary<string, Func<T, object>>();

    publicstaticFunc<T, object>GetPropertyAccessor(string propertyName)
    {
        if(!cache.ContainsKey(propertyName))
        {
            var parameter = Expression.Parameter(typeof(T),"obj");
            var property = Expression.Property(parameter, propertyName);
            var convert = Expression.Convert(property,typeof(object));
            var lambda = Expression.Lambda<Func<T, object>>(convert, parameter);

            var compiled = lambda.Compile();
            cache[propertyName]= compiled;
        }

        return cache[propertyName];
    }
}

publicclassProgram
{
    publicstaticvoidMain()
    {
        Person person =newPerson{ Name ="Alice", Age =};

        Func<Person, object> getProperty = ExpressionCache<Person>.GetPropertyAccessor("Name");
        string name =(string)getProperty(person);

        Console.WriteLine(name);// 输出：Alice
    }
}