.NET/C# 反射的的性能数据，以及高性能开发建议（反射获取 Attribute 和反射调用方法）——转载
原文链接：https://blog.walterlv.com/post/dotnet-high-performance-reflection-suggestions.html
大家都说反射耗性能，但是到底有多耗性能，哪些反射方法更耗性能；这些问题却没有统一的描述。
本文将用数据说明反射各个方法和替代方法的性能差异，并提供一些反射代码的编写建议。为了解决反射的性能问题，你可以遵循本文采用的各种方案。
本文内容
反射各方法的性能数据
反射的高性能开发建议
创建类型的实例
反射获取 Attribute
反射调用公共 / 私有方法
使用预编译框架
附本文性能测试所用的代码
所有反射相关方法
IsDefined 和 GetCustomAttribute 的专项比较
反射各方法的性能数据
我使用 BenchmarkDotNet 基准性能测试来评估反射各个方法的性能。测试的程序基于 .NET Core 2.1 开发。
先直观地贴出我的运行结果：
▲ 各反射不同方法的运行基准测试结果
我把上面的表格复制下来成为文字，这样你也可以拿走我的这部分数据：
如果你希望了解以上每一项的意思，可以通过阅读本文文末的代码来了解其实现。基本上名称就代表着反射调用相同的方法。
你一定会说这张表不容易看出性能差距。那么我一定会放图：
性能差异图 1
那个Expression_New在图中独树一帜，远远把其他方法甩在了后面。那是个什么方法？
那是在使用 Expression 表达式创建一个类型的新实例：
var @new = Expression.New(typeof(ReflectionTarget));
var lambda = Expression.Lambda<Func<ReflectionTarget>>(@new).Compile();
var instance = lambda.Invoke();
也就是说，如果你只是希望创建一个类型的新实例，就不要考虑使用 Expression.New 的方式了。除非此方法将执行非常多次，而你把那个 lambda 表达式缓存下来了。这对应着图表中的 CachedExpression_New。
其他的现在都看不出来性能差异，于是我们把耗时最长的 Expression_New 一项去掉：
我们立刻可以从图中得到第二梯队的性能巨头 —— 就是 CustomAttributes 系列。我使用了多种不同的 CustomAttribute 获取方法，得到的结果差异不大，都“比较耗时”。不过在这些耗时的方法里面找到不那么耗时的，就是 Type 的扩展方法系列 GetCustomAttribute 了，比原生非扩展方法的性能稍好。
不过其他的性能差异又被淹没了。于是我们把 CustomAttributes 系列也删掉：
于是我们又得到了第三梯队的性能大头 —— Activator.CreateInstance 系列。而是否调用泛型方法的耗时差异不大。
然后，我们把 Activator.CreateInstance 也干掉，可以得到剩下其他的性能消耗。
也就是说，只是获取 Type 中的一些属性，例如 Assembly 和 Attributes 也是比较“耗时”的；当然，这是纳秒级别，你可以将它忽略。
要不要试试把第四梯队的也干掉呢？于是你可以得到 new 和 Lambda 的差异：
原本在上面所有图中看起来都没有时间的 new 和 Lambda 竟然差异如此巨大；不过，这都是千分之一纳秒级别了；如果你创建的类数量不是百万级别以上，你还真的可以忽略。
而 new 指的是 new Foo()，Lambda 指的是 var func = () => new Foo(); func();。
对于 GetCustomAttribute，还有另一个方法值得注意：IsDefined；可以用来判断是否定义了某个特定的 Attribute。
var isDefined = _targetType.IsDefined(typeof(ReflectionTargetAttribute), false);
if (isDefined)
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttribute<ReflectionTargetAttribute>();
}
而这个方法与 GetCustomAttribute 的性能差距也有些大：
咋看之下似乎与 GetCustomAttribute 方法重复，而且如果先判断再获取，可能总时间更长。不过这种方法就是适用于一次性对大量类型进行判断，如果只有少量类型定义了某种Attribute，那么提前使用 IsDefined 判断可以获得总体更加的性能。
反射的高性能开发建议
创建类型的实例
如果你能访问到类型：
建议直接使用 new，性能最好。
如果不希望直接new 出来，可以考虑使用Func或者Lazy 创建。这时会多消耗一些性能，不过基数小，增量不大。
如果你不能访问到类型：
如果只能从 Type 创建，则使用 Activator.CreateInstance 系列。
如果你使用其他方式创建，请一定使用缓存。
除了使用 Expression 创建，你还可以使用 Emit 创建，不过这也要求能够访问到类型：
使用 Emit 生成 IL 代码 - 吕毅
对于缓存，可以参考：
.NET Core/Framework 创建委托以大幅度提高反射调用的性能 - 吕毅
.NET/C# 推荐一个我设计的缓存类型（适合缓存反射等耗性能的操作，附用法） - 吕毅
对于创建对象更多的性能数据，可以参考：
C# 直接创建多个类和使用反射创建类的性能 - 林德熙
C# 性能分析 反射 VS 配置文件 VS 预编译 - 林德熙
反射获取 Attribute
获取 Attribute 也是耗时的操作。
如果你只是获取极少数类型的 Attribute，建议直接调用 GetCustomAttribute 扩展方法。
如果你需要判断大量类型的 Attribute，建议先使用 IsDefined 判断是否存在，如果存在才使用 GetCustomAttribute 方法获取真实实例。
反射调用公共 / 私有方法
反射调用方法与构造方法几乎是一样的，不同之处就在于公共方法可以创建出委托缓存，而私有方法却不行。
有了委托缓存，你只有第一次才需要真的调用反射，后续可以使用缓存的委托或 Lambda 表达式；而私有方法是无法创建的，你每次都需要通过反射来调用相关方法。
关于私有方法的反射：
C# 使用反射获取私有属性的方法
C# 反射调用私有事件
关于缓存：
.NET Core/Framework 创建委托以大幅度提高反射调用的性能 - 吕毅
.NET/C# 推荐一个我设计的缓存类型（适合缓存反射等耗性能的操作，附用法） - 吕毅
使用预编译框架
使用预编译框架，你可以在编译期间将那些耗时的反射操作编译成类似 new 和属性 get 这样的简单 CLR 调用，性能差距近乎于最开始图表中第二张图和第五张图那样，具有数千倍的差距。
课程 预编译框架，开发高性能应用 - 微软技术暨生态大会 2018 - walterlv
dotnet-campus/SourceFusion: SourceFusion is a pre-compile framework based on Roslyn. It helps you to build high-performance .NET code.
附本文性能测试所用的代码
本文性能测试使用 BenchmarkDotNet，在 Main 函数中调用以下代码跑起来：
BenchmarkRunner.Run<Reflections>();
你可以阅读 C# 标准性能测试 - 林德熙 了解基准性能测试的基本用法，在 C# 标准性能测试高级用法 - 林德熙 中了解到更多基准测试方法的使用。
所有反射相关方法
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using System;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using System.Reflection;
namespace Walterlv.Demo.Reflection
{
public class Reflections
{
private static readonly Type _targetType = typeof(ReflectionTarget);
private static Func<ReflectionTarget> _cachedExpressionFunc;
private static Func<ReflectionTarget> CachedExpressionFunc
{
get
{
if (_cachedExpressionFunc == null)
{
var @new = Expression.New(typeof(ReflectionTarget));
var lambda = Expression.Lambda<Func<ReflectionTarget>>(@new).Compile();
_cachedExpressionFunc = lambda;
}
return _cachedExpressionFunc;
}
}
[Benchmark]
public void Assembly()
{
var assembly = _targetType.Assembly;
}
[Benchmark]
public void Attributes()
{
var attributes = _targetType.Attributes;
}
[Benchmark]
public void CustomAttributes()
{
var attribute = _targetType.CustomAttributes.FirstOrDefault(
x => x.AttributeType == typeof(ReflectionTargetAttribute));
}
[Benchmark]
public void GetCustomAttributesData()
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttributesData().FirstOrDefault(
x => x.AttributeType == typeof(ReflectionTargetAttribute));
}
[Benchmark]
public void GetCustomAttributes()
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttributes(typeof(ReflectionTargetAttribute), false).FirstOrDefault();
}
[Benchmark]
public void GetCustomAttribute()
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttribute(typeof(ReflectionTargetAttribute), false);
}
[Benchmark]
public void GetCustomAttribute_Generic()
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttribute<ReflectionTargetAttribute>(false);
}
[Benchmark]
public void GetCustomAttributes_Generic()
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttributes<ReflectionTargetAttribute>(false);
}
[Benchmark]
public void New()
{
var instance = new ReflectionTarget();
}
[Benchmark]
public void Lambda()
{
var instance = new ReflectionTarget();
}
[Benchmark]
public void Activator_CreateInstance()
{
var instance = (ReflectionTarget) Activator.CreateInstance(_targetType);
}
[Benchmark]
public void Activator_CreateInstance_Generic()
{
var instance = Activator.CreateInstance<ReflectionTarget>();
}
[Benchmark]
public void Expression_New()
{
var @new = Expression.New(typeof(ReflectionTarget));
var lambda = Expression.Lambda<Func<ReflectionTarget>>(@new).Compile();
var instance = lambda.Invoke();
}
[Benchmark]
public void CachedExpression_New()
{
var instance = CachedExpressionFunc.Invoke();
}
}
}
IsDefined 和 GetCustomAttribute 的专项比较
using System;
using System.Reflection;
using BenchmarkDotNet.Attributes;
namespace Walterlv.Demo.Reflection
{
public class IsDefinedVsGetCustomAttribute
{
private static readonly Type _targetType = typeof(ReflectionTarget);
[Benchmark(Baseline = true)]
public void IsDefined()
{
var isDefined = _targetType.IsDefined(typeof(ReflectionTargetAttribute), false);
}
[Benchmark]
public void GetCustomAttribute()
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttribute(typeof(ReflectionTargetAttribute), false);
}
[Benchmark]
public void GetGenericCustomAttribute()
{
var attribute = _targetType.GetCustomAttribute<ReflectionTargetAttribute>(false);
}
}
}
