从0开始编写dapper核心功能、压榨性能、自己动手丰衣足食

我偶然听说sqlsugar的性能比dapper强。对此我表示怀疑（由于我一直使用的dapper存在偏见吧），于是自己测试了sqlsugar、freesql、dapper发现他们的给我的结果是

sqlsugar>dapper>freesql（这里并不是黑那个orm,毕竟不同orm功能不同，底层实现不同，适用场景不同性能当然不同）。这让我很吃惊，dapper（号称orm king）一个执行sql的映射器，比不了基于linq语法的sqlsugar。同时也让我感到高兴，我高兴的是：orm的性能肯定还有提升的空间。

于是我便开始研究它们并着手编写。最终以一千行左右的代码量实现了dapper的基本映射功能,性能真正意义接近ado.net

对比于dapper的底层存在拆装箱操作(我的没有，请看IL)，强制类型转换，dapper内置各种缓存(缓存就要考虑并发安全，就要用lock)，许多功能并不是我们所需要的，一些功能又是我们迫切需要的，dapper有些定制化功能我们要查阅很多资料才能实现。浪费我们宝贵的时间，dapper对匿名类型支持并不好，这阻碍的我的另一个框架dapper.common（dapper的linq实现方案，将来要移植到sqlcommon），我让作者改一下，支持一下，作者认为linq映射也不是dapper所需要的功能，不予支持。

自己动手丰衣足食，那么我们完全可以自己编写一套。

性能测试

下面进行简要实现：

完整源码地址：https://github.com/1448376744/SqlCommon

nuget也发布了v1.0.0

我们要如何实现？我们只需要实现DataReader对象转实体类。我们需要用IL来动态创建下面的函数

public T TypeConvert(IDataReader reader)
{
    var entity = new T();
    var index1 = reader.GetOrdinal("FieldName1");
    entity.FieldName1 = reader.GetString(index1);
    var index2 = reader.GetOrdinal("FieldName2");
    entity.FieldName2 = reader.GetString(index2);
    return entity;
}

我们可以创建这样的函数，通过IL来动态创建，大致的过程

创建实体类型->判断实体类型中的属性在reader中是否存在->如果存在则对该字段赋值

我们定义一个接口，这个接口规范属性和字段的映射规则，类型转换规则，构造器规则，构造参数映射规则（可以有不同实现）

public interface ITypeMapper
{
    //根据字段信息，返回C#属性
    MemberInfo FindMember(MemberInfo[] properties, DbDataInfo dataInfo);
    //根据C#字段属性返回转换函数
    MethodInfo FindConvertMethod(Type csharpType);
    //处理匿名类型
    DbDataInfo FindConstructorParameter(DbDataInfo[] dataInfos, ParameterInfo parameterInfo);
    //根据目标类型返回构造器
    ConstructorInfo FindConstructor(Type csharpType);
}

我们编写一个默认实现规则

public class TypeMapper : ITypeMapper
{
    //查找构造器
    public ConstructorInfo FindConstructor(Type csharpType)
    {
        var constructor = csharpType.GetConstructor(Type.EmptyTypes);
        if (constructor == null)
        {
            var constructors = csharpType.GetConstructors();
            constructor = constructors.Where(a => a.GetParameters().Length == constructors.Max(s => s.GetParameters().Length)).FirstOrDefault();
        }
        return constructor;
    }
    //构造参数映射规则
    public DbDataInfo FindConstructorParameter(DbDataInfo[] dataInfos, ParameterInfo parameterInfo)
    {
        foreach (var item in dataInfos)
        {
            if (item.DataName.Equals(parameterInfo.Name, StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
            {
                return item;
            }
            else if (SqlMapper.MatchNamesWithUnderscores && item.DataName.Replace("_", "").Equals(parameterInfo.Name, StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
            {
                return item;
            }
        }
        return null;
    }
    //查找属性
    public MemberInfo FindMember(MemberInfo[] properties, DbDataInfo dataInfo)
    {
        foreach (var item in properties)
        {
            if (item.Name.Equals(dataInfo.DataName, StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
            {
                return item;//忽略大小写
            }
            else if (SqlMapper.MatchNamesWithUnderscores && item.Name.Equals(dataInfo.DataName.Replace("_", ""), StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
            {
                return item;//忽略下划线
            }
        }
        return null;
    }
    //查找类型转换规则
    public MethodInfo FindConvertMethod(Type csharpType)
    {
        
        if (csharpType == typeof(int) || Nullable.GetUnderlyingType(csharpType) == typeof(int))
        {
            return csharpType == typeof(int) ? DataConvertMethod.ToIn32Method : DataConvertMethod.ToIn32NullableMethod;
        }
    }
}

然后实现一下DataConvertMethod(FindConvertMethod需要)这里是缩减版

//你可以在这里编写json类型的转换策略，如果你的属性中有JObject类型的话
public static class DataConvertMethod
{
    /// 

    /// int转换方法
    /// 
    public static MethodInfo ToIn32Method = typeof(DataConvertMethod).GetMethod(nameof(DataConvertMethod.ConvertToInt32));
    /// 

    /// int?转换方法
    /// 
    public static MethodInfo ToIn32NullableMethod = typeof(DataConvertMethod).GetMethod(nameof(DataConvertMethod.ConvertToInt32Nullable)); 
    public static int ConvertToInt32(this IDataRecord dr, int i)
    {
        if (dr.IsDBNull(i))
        {
            return default;
        }
        var result = dr.GetInt32(i);
        return result;
    }
    public static int? ConvertToInt32Nullable(this IDataRecord dr, int i)
    {
        if (dr.IsDBNull(i))
        {
            return default;
        }
        var result = dr.GetInt32(i);
        return result;
    }
}

然后我们编写IL来创建动态函数，并使用用上面的接口作为参数

private static Func CreateTypeSerializerHandler(ITypeMapper mapper, IDataRecord record)
{
    var type = typeof(T);
    var dynamicMethod = new DynamicMethod($"{type.Name}Deserializer{Guid.NewGuid().ToString("N")}", type, new Type[] { typeof(IDataRecord) }, type, true);
    var generator = dynamicMethod.GetILGenerator();
    LocalBuilder local = generator.DeclareLocal(type);
    //获取到这个record中的所有字段信息
    var dataInfos = new DbDataInfo[record.FieldCount];
    for (int i = 0; i < record.FieldCount; i++)
    {
        var dataname = record.GetName(i);
        var datatype = record.GetFieldType(i);
        var typename = record.GetDataTypeName(i);
        dataInfos[i] = new DbDataInfo(i, typename, datatype, dataname);
    }
    //查找构造器
    var constructor = mapper.FindConstructor(type);
    //获取所有属性
    var properties = type.GetProperties();
    //var entity = new T();
    generator.Emit(OpCodes.Newobj, constructor);
    generator.Emit(OpCodes.Stloc, local);
    //绑定属性
    foreach (var item in dataInfos)
    {
        //根据属性查找规则查找属性，如果不存在则不绑定
        var property = mapper.FindMember(properties, item) as PropertyInfo;
        if (property == null)
        {
            continue;
        }
        //获取转换成该字段类型的转换函数
        var convertMethod = mapper.FindConvertMethod(property.PropertyType);
        if (convertMethod == null)
        {
            continue;
        }
        //获取该C#字段，在本次查询的索引位
        int i = record.GetOrdinal(item.DataName);
        //下面这几行IL的意思是
        //entity.FieldName1 = reader.ConvertToInt32(i);
        generator.Emit(OpCodes.Ldloc, local);
        generator.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
        generator.Emit(OpCodes.Ldc_I4, i);
        if (convertMethod.IsVirtual)
            generator.Emit(OpCodes.Callvirt, convertMethod);
        else
            generator.Emit(OpCodes.Call, convertMethod);
        generator.Emit(OpCodes.Callvirt, property.GetSetMethod());
    }
    // return entity;
    generator.Emit(OpCodes.Ldloc, local);
    generator.Emit(OpCodes.Ret);
    //创建成委托，参数IDataReader,返回T,
    return dynamicMethod.CreateDelegate(typeof(Func)) as Func;
}

动态创建的IL绑定函数我们需要编写一个缓存策略（我们使用hash结构进行存储），一个目标类型可能生成多个绑定函数，这根据你sql返回的字段个数和顺序有关

定义hash结构的key

private struct SerializerKey : IEquatable
{
    private string[] Names { get; set; }
    private Type Type { get; set; }
    public override bool Equals(object obj)
    {
        return obj is SerializerKey && Equals((SerializerKey)obj);
    }
    //由于我们会查询不同个数的列，而使用同一个实体，个数不同生成的绑定IL函数也不同
    //所以同一个类型可能会生成多个绑定，因此重写equals
    public bool Equals(SerializerKey other)
    {
        //先判断目标类型
        if (Type != other.Type)
        {
            return false;
        }
        //判断字段个数        
        else if (Names.Length != other.Names.Length)
        {
            return false;
        }
        //判断顺序
        else
        {
            for (int i = 0; i < Names.Length; i++)
            {
                if (Names[i] != other.Names[i])
                {
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
    }
    //根据类型进行hash存储。
    public override int GetHashCode()
    {
        return Type.GetHashCode();
    }
    public SerializerKey(Type type, string[] names)
    {
        Type = type;
        Names = names;
    }
}

编写一个缓存策略

/// 

/// 从缓存中读取类型转换器
/// 
public static Func GetSerializer(ITypeMapper mapper, IDataRecord record)
{
    string[] names = new string[record.FieldCount];
    for (int i = 0; i < record.FieldCount; i++)
    {
        names[i] = record.GetName(i);
    }
    //从缓存中读取
    var key = new SerializerKey(typeof(T), names);
    _serializers.TryGetValue(key, out object handler);
    if (handler == null)
    {
        //这里在写的时候才开始lock，而dapper是在读的时候，我认为那样对并发有影响，不能因为你的框架要做缓存，就影响到我并发
        //而我在写的时候才锁，只影响你第一次
        lock (_serializers)
        {
            handler = CreateTypeSerializerHandler(mapper, record);
            if (!_serializers.ContainsKey(key))
            {
                _serializers.Add(key, handler);
            }
        }
    }
    return handler as Func;
}

好了大部分工作都完成了，我们编一个sql执行器（简化版）

public static IEnumerable ExecuteQuery(this IDbConnection connection, string sql)
{
    if (connection.State == ConnectionState.Closed)
        connection.Open();
    using (var cmd = connection.CreateCommand())
    {
        cmd.CommandText = sql;
        using (var reader = cmd.ExecuteReader())
        {
            var handler = TypeConvert.GetSerializer(reader);
            while (reader.Read())
            {
                yield return handler(reader);
            }
        }
    }
}

至此我们已经完成了整个流程。

我们可以发现没有拆装箱，没有强制类型转换，

对比于使用ado.net的性能差距，由于我们的动态生成绑定函数，在下次使用的时候我们需要从hash表中去查询这个函数指针。

这便是性能的差距点，而我们首先绑定函数，下次时候的时候显示的调用你定义的绑定函数。

也就是说，你只要能优化这个缓存策略，就能无限接近手写ado.net。