.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）
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
- 参考资料
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：
| Method | Mean | Error | StdDev | Median |
|---|---|---|---|---|
| Assembly | 13.5315 ns | 0.3004 ns | 0.4764 ns | 13.4878 ns |
| Attributes | 7.0893 ns | 0.1248 ns | 0.1168 ns | 7.0982 ns |
| CustomAttributes | 1,489.1654 ns | 29.4428 ns | 27.5408 ns | 1,482.5038 ns |
| GetCustomAttributesData | 1,514.5503 ns | 29.6863 ns | 39.6303 ns | 1,507.2949 ns |
| GetCustomAttributes | 1,171.8969 ns | 22.5305 ns | 27.6695 ns | 1,167.2777 ns |
| GetCustomAttribute | 1,139.8609 ns | 22.8043 ns | 24.4003 ns | 1,140.5437 ns |
| GetCustomAttribute_Generic | 1,115.0049 ns | 13.1929 ns | 11.6952 ns | 1,111.4426 ns |
| GetCustomAttributes_Generic | 1,164.5132 ns | 22.7775 ns | 24.3716 ns | 1,165.2747 ns |
| New | 0.0003 ns | 0.0013 ns | 0.0012 ns | 0.0000 ns |
| Lambda | 0.0063 ns | 0.0149 ns | 0.0139 ns | 0.0000 ns |
| Activator_CreateInstance | 48.8633 ns | 0.6300 ns | 0.5893 ns | 48.8906 ns |
| Activator_CreateInstance_Generic | 47.7029 ns | 0.9649 ns | 1.0724 ns | 47.5851 ns |
| Expression_New | 75,634.4035 ns | 1,467.3285 ns | 1,372.5400 ns | 75,413.2837 ns |
| CachedExpression_New | 7.8923 ns | 0.1988 ns | 0.4105 ns | 7.7004 ns |
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：
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：
| Method | Mean | Error | StdDev | Ratio | RatioSD |
|---|---|---|---|---|---|
| IsDefined | 653.8 ns | 13.07 ns | 16.53 ns | 1.00 | 0.00 |
| GetCustomAttribute | 1,149.6 ns | 22.97 ns | 22.56 ns | 1.76 | 0.06 |
| GetGenericCustomAttribute | 1,216.5 ns | 24.15 ns | 54.51 ns | 1.81 | 0.07 |
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。
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
C# 使用反射获取私有属性的方法
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
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
BenchmarkDotNet，在 Main 函数中调用以下代码跑起来：
BenchmarkRunner.Run<Reflections>();
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。
c# - Is there a benefit of using IsDefined over GetCustomAttributes - Stack Overflow
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