02-C#.Net-反射-学习笔记

一、反射基础概念1.1 什么是反射反射(Reflection)是 C# 中的一项强大功能来自System.Reflection命名空间。它允许程序在运行时动态地读取程序集(DLL/EXE)的元数据(metadata)创建对象实例调用方法访问字段和属性1.2 编译过程理解高级语言(C#代码) ↓ 编译 DLL/EXE 文件 ├── Metadata(元数据)记录了 DLL 中包含的类型、方法等信息 └── IL(中间语言)编译后的中间代码面向对象语言反编译工具(如 ILSpy)也是利用同样的原理把 dll 逆向还原成 C# 或 IL 代码。1.3 反射的应用场景封装框架系统开发MVC 框架(通过 URL 路由调用方法)IOC 容器(依赖注入)ORM 框架(对象关系映射)二、反射创建对象2.1 传统方式 vs 反射方式传统方式IDBHelper dBHelper new SqlServerHelper(); dBHelper.Query();缺点代码与具体类强耦合切换实现需要修改代码并重新编译。反射方式(五步走)// 1. 动态加载 DLL(三种方式) Assembly assembly Assembly.LoadFrom(Business.DB.SqlServer.dll); // DLL 名称 // Assembly assembly Assembly.LoadFile(完整路径\Business.DB.SqlServer.dll); // 全路径 // Assembly assembly Assembly.Load(Business.DB.SqlServer); // 不需要后缀 // 2. 获取类型(需要类的全名称含命名空间) Type type assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.SqlServerHelper); // 3. 创建对象 object oInstance Activator.CreateInstance(type); // 4. 类型转换(推荐使用 as转换失败返回 null 而不是抛异常) IDBHelper helper oInstance as IDBHelper; // 5. 调用方法 helper.Query();为什么不能直接用oInstance.Query()C# 是强类型语言编译时以左边声明的类型为准。oInstance声明为object编译器不知道它有Query方法所以编译不通过。2.2 dynamic 关键字// 使用 dynamic 可以避开编译器检查运行时决定类型 dynamic dInstance Activator.CreateInstance(type); dInstance.Query(); // 正常 dInstance.NotExist(); // 编译通过运行时报错三、简单工厂模式 反射 配置文件3.1 实现可配置的工厂这是反射最核心的应用场景之一也是 IOC 容器的雏形。appsettings.json中配置{ ReflictionConfig: Business.DB.Orcale.OrcaleHelper,Business.DB.Orcale.dll }工厂类读取配置动态创建对象public class SimpleFactory { public static IDBHelper CreateInstance() { string config CustomConfigManager.GetConfig(ReflictionConfig); // 格式Business.DB.SqlServer.SqlServerHelper,Business.DB.SqlServer.dll string typeName config.Split(,)[0]; string dllName config.Split(,)[1]; Assembly assembly Assembly.LoadFrom(dllName); Type type assembly.GetType(typeName); object oInstance Activator.CreateInstance(type); return oInstance as IDBHelper; } }3.2 优势依赖倒置原则依赖于抽象(接口)而非具体实现可配置切换数据库只需修改配置文件不需要改代码、不需要重新编译可扩展添加新功能只需实现接口、复制 DLL 到执行目录、修改配置文件无需停止程序四、反射的黑科技——破坏单例反射可以访问私有构造函数破坏单例模式// 正常单例使用 Singleton singleton1 Singleton.GetInstance(); Singleton singleton2 Singleton.GetInstance(); Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(singleton1, singleton2)); // True // 反射破坏单例(第二个参数 true 表示允许访问私有构造函数) Assembly assembly Assembly.LoadFrom(Business.DB.SqlServer.dll); Type type assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.Singleton); Singleton s1 (Singleton)Activator.CreateInstance(type, true); Singleton s2 (Singleton)Activator.CreateInstance(type, true); Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(s1, s2)); // False - 单例被破坏关键点反射可以无视访问修饰符(private、protected 等)。访问修饰符是编译器层面的约束反射在运行时直接操作元数据完全绕过编译器检查。五、反射调用构造函数和方法5.1 调用带参数的构造函数Activator.CreateInstance的第二个参数接收object[]按参数类型严格匹配Assembly assembly Assembly.LoadFrom(Business.DB.SqlServer.dll); Type type assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.ReflectionTest); // 无参构造 object noParaObject Activator.CreateInstance(type); // 有参构造(严格匹配参数类型没有匹配的构造函数会抛异常) object paraObject1 Activator.CreateInstance(type, new object[] { 123 }); // ReflectionTest(int) object paraObject2 Activator.CreateInstance(type, new object[] { 张三 }); // ReflectionTest(string) object paraObject3 Activator.CreateInstance(type, new object[] { 234, 李四 }); // ReflectionTest(int, string)5.2 反射调用方法a. 调用无参方法object oInstance Activator.CreateInstance(type); MethodInfo show1 type.GetMethod(Show1); show1.Invoke(oInstance, null); // 或 new object[0]b. 调用有参方法(处理重载)重载方法同名需要通过参数类型数组来区分// Show3(string name, int id) MethodInfo show31 type.GetMethod(Show3, new Type[] { typeof(string), typeof(int) }); show31.Invoke(oInstance, new object[] { 张三, 234 }); // Show3(int id) MethodInfo show32 type.GetMethod(Show3, new Type[] { typeof(int) }); show32.Invoke(oInstance, new object[] { 345 });c. 调用私有方法MethodInfo show4 type.GetMethod(Show4, BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance); show4.Invoke(oInstance, new object[] { 参数 });d. 调用静态方法静态方法调用时第一个参数(实例)传nullMethodInfo show5 type.GetMethod(Show5); show5.Invoke(null, new object[] { 参数 });5.3 调用泛型方法泛型是延迟声明调用时才确定类型。需要先用MakeGenericMethod确定类型参数Type type assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.GenericMethod); object oInstance Activator.CreateInstance(type); MethodInfo show type.GetMethod(Show); // 确定泛型类型参数 MethodInfo genericShow show.MakeGenericMethod(new Type[] { typeof(int), typeof(string), typeof(DateTime) }); genericShow.Invoke(oInstance, new object[] { 123, 张三, DateTime.Now });5.4 创建泛型类实例泛型类的类型名称后面要加反引号和参数数量如GenericClass3然后用MakeGenericType确定类型// GenericClassT, W, X → GenericClass3 Type type assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.GenericClass3); Type genericType type.MakeGenericType(new Type[] { typeof(int), typeof(string), typeof(DateTime) }); object oInstance Activator.CreateInstance(genericType); MethodInfo show genericType.GetMethod(Show); show.Invoke(oInstance, new object[] { 123, 张三, DateTime.Now });5.5 类和方法都有泛型参数两者需要分别处理先MakeGenericType再MakeGenericMethod// GenericDoubleT 类 ShowW, X 方法 Type type assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.GenericDouble1); Type genericType type.MakeGenericType(new Type[] { typeof(int) }); object oInstance Activator.CreateInstance(genericType); MethodInfo show genericType.GetMethod(Show); MethodInfo genericMethod show.MakeGenericMethod(new Type[] { typeof(string), typeof(DateTime) }); genericMethod.Invoke(oInstance, new object[] { 123, 张三, DateTime.Now });六、反射操作属性和字段6.1 传统方式People people new People(); people.Id 134; people.Name 张三; people.Age 25; Console.WriteLine($Id{people.Id}, Name{people.Name});6.2 反射方式Type type typeof(People); object pObject Activator.CreateInstance(type); // 设置属性值 foreach (var prop in type.GetProperties()) { if (prop.Name.Equals(Id)) prop.SetValue(pObject, 134); if (prop.Name.Equals(Name)) prop.SetValue(pObject, 张三); if (prop.Name.Equals(Age)) prop.SetValue(pObject, 25); } // 获取所有属性值(不需要写死属性名) foreach (var prop in type.GetProperties()) { Console.WriteLine($people.{prop.Name}{prop.GetValue(pObject)}); } // 操作字段 foreach (var field in type.GetFields()) { Console.WriteLine(${field.Name}{field.GetValue(pObject)}); }6.3 反射取值的优势实体类新增属性时反射代码无需修改程序更稳定。传统方式则必须修改代码、重新编译发布。七、手写 ORM 框架(反射 泛型)7.1 核心思想通过反射 泛型实现通用的数据库查询方法一个方法支持所有实体类型。7.2 实现代码public T FindT(int id) where T : BaseModel { Type type typeof(T); object oResult Activator.CreateInstance(type); using (SqlConnection connection new SqlConnection(ConnectionString)) { connection.Open(); // 反射动态生成 SQLSelect [Id],[Name],... from SysUser where id1 string sql $Select {string.Join(,, type.GetProperties().Select(c $[{c.Name}]))} from {type.Name} where id{id}; SqlDataReader reader new SqlCommand(sql, connection).ExecuteReader(); if (reader.Read()) { foreach (var prop in type.GetProperties()) { // DBNull 处理数据库空值转为 null prop.SetValue(oResult, reader[prop.Name] is DBNull ? null : reader[prop.Name]); } } } return (T)oResult; }7.3 使用示例SqlServerHelper sqlServer new SqlServerHelper(); SysCompany company sqlServer.FindSysCompany(1); SysUser user sqlServer.FindSysUser(17);前提条件实体类属性名必须与数据库列名完全一致且实体类继承BaseModel(保证有Id字段)。7.4 优化泛型缓存每次调用FindT都重新生成 SQL 是浪费的同一个类型的 SQL 结构是固定的。利用泛型类的静态构造函数实现缓存public class ConstantSqlStringT { private static string FindSql null; // 静态构造函数每个泛型类型 T 只执行一次(CLR 保证) static ConstantSqlString() { Type type typeof(T); FindSql $Select {string.Join(,, type.GetProperties().Select(c $[{c.Name}]))} from {type.Name} where id; } public static string GetFindSql(int id) ${FindSql}{id}; }使用string sql ConstantSqlStringT.GetFindSql(id);原理ConstantSqlStringSysUser和ConstantSqlStringSysCompany是两个不同的类各自的静态构造函数只执行一次SQL 模板只生成一次后续直接复用。八、反射性能问题8.1 性能测试结果实测对比(循环 100 万次创建对象 调用方法)方式耗时普通 new~17 毫秒反射(每次 LoadFrom)~6300 毫秒反射(LoadFrom 缓存到循环外)~71 毫秒8.2 性能优化建议把Assembly.LoadFrom和assembly.GetType提到循环外只执行一次后续复用Type对象// 不推荐每次都加载 for (int i 0; i 1_000_000; i) { Assembly assembly Assembly.LoadFrom(Business.DB.SqlServer.dll); Type type assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.SqlServerHelper); object oInstance Activator.CreateInstance(type); } // 推荐缓存加载结果 Assembly assembly Assembly.LoadFrom(Business.DB.SqlServer.dll); Type dbHelperType assembly.GetType(Business.DB.SqlServer.SqlServerHelper); for (int i 0; i 1_000_000; i) { object oInstance Activator.CreateInstance(dbHelperType); IDBHelper helper (IDBHelper)oInstance; helper.Query(); }结论反射经过缓存优化后性能损耗是可以接受的实际项目中可以放心使用。九、Emit 技术(动态生成代码)9.1 什么是 EmitEmit 是反射的进阶能力可以在程序运行时动态生成 dll、类、方法、字段等来自System.Reflection.Emit命名空间。反射是读读取已有程序集的元数据并使用它。Emit 是写在运行时动态生成新的程序集和代码。生成步骤(建造者模式)AssemblyBuilder → ModuleBuilder → TypeBuilder → FieldBuilder / MethodBuilder9.2 基本使用// 1. 创建程序集 AssemblyBuilder assemblyBuilder AssemblyBuilder.DefineDynamicAssembly( new AssemblyName(DynamicAssemblyExample), AssemblyBuilderAccess.RunAndCollect); // 2. 创建模块 ModuleBuilder moduleBuilder assemblyBuilder.DefineDynamicModule(MyModal); // 3. 创建类型 TypeBuilder typeBuilder moduleBuilder.DefineType(MyDynamicType, TypeAttributes.Public); // 4. 创建字段 FieldBuilder fieldBuilder typeBuilder.DefineField(NumberField, typeof(int), FieldAttributes.Public); // 5. 创建构造函数用 IL 写逻辑 ConstructorBuilder ctor typeBuilder.DefineConstructor( MethodAttributes.Public, CallingConventions.Standard, new Type[] { typeof(int) }); ILGenerator ctorIL ctor.GetILGenerator(); ctorIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0); // 加载 this ctorIL.Emit(OpCodes.Call, typeof(object).GetConstructor(Type.EmptyTypes)); ctorIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0); // 加载 this ctorIL.Emit(OpCodes.Ldarg_1); // 加载参数 ctorIL.Emit(OpCodes.Stfld, fieldBuilder); // 赋值给字段 ctorIL.Emit(OpCodes.Ret); // 6. 创建方法 MethodBuilder method typeBuilder.DefineMethod( ConsoleMethod, MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, null, null); ILGenerator methodIL method.GetILGenerator(); methodIL.Emit(OpCodes.Ldstr, 欢迎来到高级班学习); methodIL.Emit(OpCodes.Call, typeof(Console).GetMethod(WriteLine, new Type[] { typeof(string) })); methodIL.Emit(OpCodes.Ret); // IL 方法最后必须有 Ret // 7. 创建类型并使用 Type dynamicType typeBuilder.CreateType(); object instance Activator.CreateInstance(dynamicType, new object[] { 123456 }); MethodInfo consoleMethod dynamicType.GetMethod(ConsoleMethod); consoleMethod.Invoke(instance, null);9.3 特点动态性强可在运行时定义业务逻辑性能极高生成的代码和手写代码一样快学习成本高需要了解 IL 指令应用场景动态代理、AOP 切面编程、高性能序列化等十、反射核心知识点总结10.1 加载程序集的三种方式方法参数说明LoadFromDLL 名称(需要后缀)最常用支持相对路径自动解析依赖LoadFile完整路径(需要后缀)必须绝对路径不自动解析依赖LoadDLL 名称(不需要后缀)从 GAC 或应用程序目录加载10.2 BindingFlags 常用组合BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance // 公共实例成员 BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance // 私有实例成员 BindingFlags.Public | BindingFlags.Static // 公共静态成员 BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static // 私有静态成员10.3 typeof(T) vs obj.GetType()typeof(T)编译时操作T 必须是已知类型名称obj.GetType()运行时操作返回对象实际运行时类型IDBHelper helper new SqlServerHelper(); typeof(IDBHelper) // → IDBHelper(接口类型) helper.GetType() // → SqlServerHelper(实际运行时类型)10.4 反射的优缺点优点动态性运行时决定行为灵活性解耦具体实现可扩展性无需修改代码即可扩展功能强大性可访问私有成员缺点性能开销比直接调用慢(可通过缓存优化)类型安全编译时无法检查代码可读性相对复杂十一、实际应用场景11.1 MVC 框架路由URL: http://localhost/Home/Index ↓ 通过反射 1. 根据 Home 创建 HomeController 实例 2. 根据 Index 调用 Index 方法11.2 IOC 容器// 配置接口 → 实现类映射 container.RegisterIDBHelper, SqlServerHelper(); // 使用自动创建实例(底层是反射) IDBHelper helper container.ResolveIDBHelper();11.3 ORM 框架// 一个方法支持所有实体类型 var user dbContext.FindSysUser(1); var company dbContext.FindSysCompany(1);附录常用 API 速查Assembly 类Assembly.LoadFrom(string) // 加载程序集 assembly.GetType(string) // 获取类型 assembly.GetTypes() // 获取所有类型 assembly.GetModules() // 获取所有模块Type 类type.GetConstructors() // 获取构造函数 type.GetMethods() // 获取方法 type.GetProperties() // 获取属性 type.GetFields() // 获取字段 type.GetMethod(name, types) // 获取指定重载方法 type.MakeGenericType(types) // 构造泛型类型Activator 类Activator.CreateInstance(type) // 创建实例(无参) Activator.CreateInstance(type, args) // 创建实例(有参) Activator.CreateInstance(type, true) // 访问私有构造MethodInfo 类method.Invoke(instance, parameters) // 调用方法 method.MakeGenericMethod(types) // 构造泛型方法PropertyInfo / FieldInfo 类prop.GetValue(instance) // 获取属性值 prop.SetValue(instance, value) // 设置属性值 field.GetValue(instance) // 获取字段值 field.SetValue(instance, value) // 设置字段值