深入了解Dynamic & DLR（一）
2011-09-21 16:46 refined code 阅读(2709) 评论(14) 编辑 收藏 举报本文主要谈谈个人对DLR的认识和学习，希望能和大家一起探讨下。
主要内容：
- DLR在面向服务设计的必要性
- dynamic类型
- DLR ScriptRuntime
- DynamicObject & ExpandoObject
1.DLR在面向服务设计中的必要性
题外前因话：商业业务环境的变更总是伴随着技术的变革。近来面向服务编程SOA的兴起是一种必然，涉及以下几个因素：
其一商业经营需要及时快速的调整；
其二在快速调整的同时，无需额外的开销，无需重构代码，重新发布平台；
其三商业平台的扩展性和稳定性；
其四商业平台维护费用；
SOA在业务平台整体上进行布局整合，发布服务契约，数据契约等等，那么涉及细颗粒度的操作，比如说商场需要实时对销货策略进行变更。1.客户类别不同打折销售，2.节假日不同打折，3.不同的商品类别折扣不同，4.促销商品折扣，5.销售额满多少，折扣多少等等，我们需要以后对销售策略进行实时维护，能新增，删除，修改。在当前我们可能通过App.config文件设置不同参数值来满足我们的业务需求，或者通过dll反射的方式来选择不同销售策略。但这些能灵活配置的有限，无法满足日益增长复杂业务逻辑的变化。对此我们需要这些业务需求能够“动态加载，动态注入”，最好是脚本语言，不需要进行第二次编译，现有的Framework能够自动解析执行。
C#仍是一种静态的类型化语言，无法完美支持动态编程。而Ruby，Python，JavaScript等天生在动态编程方面有绝对的优势。如果能加载第三方动态语言，并且自身具备和这些动态语言相同的某些动态功能。DLR(Dynamic Language Runtime)是添加到CLR的一系列服务，具有动态运行功能，并且允许加载第三方动态语言脚本，如Ruby和Python。DLR体系结构图如下：
2.新的关键字dynamic
dynamic是支持动态编程新的关键字，用此关键字声明object，编译器不会检查其类型安全，认定其任何操作都是安全有效的，只有再运行时才会判断，如果有错误，则会抛出RuntimeBinderException异常。这里要提到的是var关键字，var的对象是延迟确定的，当编译成IL时，其类型已经确定，且类型不可在运行时更改。dynamic类型可以在运行时根据需要转换为另外的类型。下表中描述他们的区别：
|
|
Dynamic |
Var |
|
编译器检查 |
不会检查 |
会检查 |
|
类型安全 |
不安全抛出RuntimeBinderException |
类型安全 |
|
类型确定 |
类型不确定，可多次转换（转换对象之间不必存在关系） |
类型延迟确定，可按照继承关系进行转换 |
下面用代码来展示下dynamic类型转换过程。可惜的是MS未对dynamic对象的方法提供智能感知（实际上对象在运行才能确定，也无从提供其方法，数据信息），感觉回归到了C时代。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
dynamic dyn;
dyn = 10;
Console.WriteLine(dyn.GetType());
Console.WriteLine(dyn);
dyn = "a string object";
Console.WriteLine(dyn.GetType());
Console.WriteLine(dyn);
dyn = new User { Nickname = "loong" };
Console.WriteLine(dyn.GetType());
Console.WriteLine(dyn.GetWelcomeMsg());
}
}
class User
{
public string Nickname { get; set; }
public string GetWelcomeMsg()
{
return string.Format("Welcome {0}!",this.Nickname);
}
}
dynamic对象的类型是在运行时才根据当前对象来进行判断的，并且可以多次变更。这段代码执行结果如下：
good！那这样我们是不是可以说dynamic是万能的呢，实际上由于其对象类型不确定，也决定了不支持扩展方法，匿名方法（包含lambda表达式）也不能用做动态方法调用的参数。其次延伸开来，LINQ也与动态code无缘了。因为大多LINQ都是扩展方法。
C#是一种静态、类型化的语言，那么又是如何实现动态对象和方法的呢。我们先来看静态类型和动态类型在IL中有和区别。如下代码
View Code
1 class Program
2 {
3 static void Main(string[] args)
4 {
5 StaticUser staticUser = new StaticUser();
6 //DynamicUser dynamicUser = new DynamicUser();
7
8 Console.WriteLine(staticUser.Nickname);
9 //Console.WriteLine(dynamicUser.Nickname);
10
11 Console.ReadLine();
12 }
13 }
14
15 class StaticUser
16 {
17 public string Nickname = "Loong";
18 }
19
20 class DynamicUser
21 {
22 public dynamic Nickname = "Loong";
23 }
我们来看下IL：
动态类型属性声明是
.field public object Nickname
.custom instance void [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.DynamicAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 )
而静态类型属性声明
.field public string Nickname
动态类型属性是有一个object来代替目前声明的对象，之后用了System.Runtime.CompilerServices.DynamicAttribute。进而动态构造对象。这就是两者之间的差别。
我们再来比较下静态类型和动态类型在方法中执行情况：
首先是静态类型， IL_0001行调用newobj构造函数，IL_0008行获取该属性的value， 然后下一行输出。
View Code
1 .method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed
2 {
3 .entrypoint
4 // Code size 26 (0x1a)
5 .maxstack 1
6 .locals init ([0] class Loong.Dynamic.StaticUser staticUser)
7 IL_0000: nop
8 IL_0001: newobj instance void Loong.Dynamic.StaticUser::.ctor()
9 IL_0006: stloc.0
10 IL_0007: ldloc.0
11 IL_0008: ldfld string Loong.Dynamic.StaticUser::Nickname
12 IL_000d: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
13 IL_0012: nop
14 IL_0013: call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
15 IL_0018: pop
16 IL_0019: ret
17 } // end of method Program::Main
动态类型，通过Microsoft.CSharp.RuntimeBinder初始化Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo C#动态操作执行信息，RuntimeBinderException处理 C# 运行时联编程序中的动态绑定时发生的错误等等。
其中有两个重要的类System.Runtime.CompilerServices.CallSite和System.Runtime.CompilerServices.CallSiteBinder.CallSite主要在运行期间查找动态对象归属类型，个人认为会和系统默认类型匹配， 继而再和自定义类型匹配。也就是说会扫描该应用程序域manged heap，查找该type。以确保该type有需要的执行的属性、方法等等。这个过程是非常耗时耗能的，MS也给出解决方案，CallSite这个类会缓存查找到的type信息，从而避免了重复查找。当CallSite执行完查找任务后，找到对应的type就调用CallSiteBinder()方法，产生表达树(这点和linq类似),表示将要执行的操作。如果没有找到该Type，则会抛出RuntimeBinderException。
View Code
1 .method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed
2 {
3 .entrypoint
4 // Code size 125 (0x7d)
5 .maxstack 8
6 .locals init ([0] class Loong.Dynamic.DynamicUser dynamicUser,
7 [1] class [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo[] CS$0$0000)
8 IL_0000: nop
9 IL_0001: newobj instance void Loong.Dynamic.DynamicUser::.ctor()
10 IL_0006: stloc.0
11 IL_0007: ldsfld class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [mscorlib]System.Action`3<class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite,class [mscorlib]System.Type,object>> Loong.Dynamic.Program/'<Main>o__SiteContainer0'::'<>p__Site1'
12 IL_000c: brtrue.s IL_0051
13 IL_000e: ldc.i4 0x100
14 IL_0013: ldstr "WriteLine"
15 IL_0018: ldnull
16 IL_0019: ldtoken Loong.Dynamic.Program
17 IL_001e: call class [mscorlib]System.Type [mscorlib]System.Type::GetTypeFromHandle(valuetype [mscorlib]System.RuntimeTypeHandle)
18 IL_0023: ldc.i4.2
19 IL_0024: newarr [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo
20 IL_0029: stloc.1
21 IL_002a: ldloc.1
22 IL_002b: ldc.i4.0
23 IL_002c: ldc.i4.s 33
24 IL_002e: ldnull
25 IL_002f: call class [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo::Create(valuetype [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfoFlags,
26 string)
27 IL_0034: stelem.ref
28 IL_0035: ldloc.1
29 IL_0036: ldc.i4.1
30 IL_0037: ldc.i4.0
31 IL_0038: ldnull
32 IL_0039: call class [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo::Create(valuetype [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfoFlags,
33 string)
34 IL_003e: stelem.ref
35 IL_003f: ldloc.1
36 IL_0040: call class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSiteBinder [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.Binder::InvokeMember(valuetype [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpBinderFlags,
37 string,
38 class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerable`1<class [mscorlib]System.Type>,
39 class [mscorlib]System.Type,
40 class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerable`1<class [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpArgumentInfo>)
41 IL_0045: call class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<!0> class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [mscorlib]System.Action`3<class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite,class [mscorlib]System.Type,object>>::Create(class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSiteBinder)
42 IL_004a: stsfld class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [mscorlib]System.Action`3<class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite,class [mscorlib]System.Type,object>> Loong.Dynamic.Program/'<Main>o__SiteContainer0'::'<>p__Site1'
43 IL_004f: br.s IL_0051
44 IL_0051: ldsfld class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [mscorlib]System.Action`3<class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite,class [mscorlib]System.Type,object>> Loong.Dynamic.Program/'<Main>o__SiteContainer0'::'<>p__Site1'
45 IL_0056: ldfld !0 class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [mscorlib]System.Action`3<class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite,class [mscorlib]System.Type,object>>::Target
46 IL_005b: ldsfld class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [mscorlib]System.Action`3<class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite,class [mscorlib]System.Type,object>> Loong.Dynamic.Program/'<Main>o__SiteContainer0'::'<>p__Site1'
47 IL_0060: ldtoken [mscorlib]System.Console
48 IL_0065: call class [mscorlib]System.Type [mscorlib]System.Type::GetTypeFromHandle(valuetype [mscorlib]System.RuntimeTypeHandle)
49 IL_006a: ldloc.0
50 IL_006b: ldfld object Loong.Dynamic.DynamicUser::Nickname
51 IL_0070: callvirt instance void class [mscorlib]System.Action`3<class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite,class [mscorlib]System.Type,object>::Invoke(!0,
52 !1,
53 !2)
54 IL_0075: nop
55 IL_0076: call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
56 IL_007b: pop
57 IL_007c: ret
58 } // end of method Program::Main
由此可见，编译器需要做的优化工作是很多的。复杂的操作也会带来效能上可见的损耗。
在下一篇文章中我会继续和大家探讨下DLR 和常用的两个类DynamicObject、ExpandoObject。
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