dynamic,关于Dynamic & DLR

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:
关于Dynamic & DLRdynamic
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:
关于Dynamic & DLRdynamic
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
关于Dynamic & DLRdynamic关于Dynamic & DLRdynamicView 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:
关于Dynamic & DLRdynamic
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。 我们在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> Loong.Dynamic.Program/'
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, 39 class [mscorlib]System.Type, 40 class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerable`1) 41 IL_0045: call class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1 class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1>::Create(class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSiteBinder) 42 IL_004a: stsfld class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1> Loong.Dynamic.Program/'
o__SiteContainer0'::'<>p__Site1' 43 IL_004f: br.s IL_0051 44 IL_0051: ldsfld class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1> Loong.Dynamic.Program/'
o__SiteContainer0'::'<>p__Site1' 45 IL_0056: ldfld !0 class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1>::Target 46 IL_005b: ldsfld class [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1> Loong.Dynamic.Program/'
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::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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