我对 C# 中 dynamic
的性能有疑问。我读过 dynamic
使编译器再次运行,但它有什么作用?
它是否必须使用用作参数的 dynamic
变量重新编译整个方法,或者只是那些具有动态行为/上下文的行?
我注意到使用 dynamic
变量可以将简单的 for 循环减慢 2 个数量级。
我玩过的代码:
internal class Sum2
{
public int intSum;
}
internal class Sum
{
public dynamic DynSum;
public int intSum;
}
class Program
{
private const int ITERATIONS = 1000000;
static void Main(string[] args)
{
var stopwatch = new Stopwatch();
dynamic param = new Object();
DynamicSum(stopwatch);
SumInt(stopwatch);
SumInt(stopwatch, param);
Sum(stopwatch);
DynamicSum(stopwatch);
SumInt(stopwatch);
SumInt(stopwatch, param);
Sum(stopwatch);
Console.ReadKey();
}
private static void Sum(Stopwatch stopwatch)
{
var sum = 0;
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++)
{
sum += i;
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine(string.Format("Elapsed {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds));
}
private static void SumInt(Stopwatch stopwatch)
{
var sum = new Sum();
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++)
{
sum.intSum += i;
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine(string.Format("Class Sum int Elapsed {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds));
}
private static void SumInt(Stopwatch stopwatch, dynamic param)
{
var sum = new Sum2();
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++)
{
sum.intSum += i;
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine(string.Format("Class Sum int Elapsed {0} {1}", stopwatch.ElapsedMilliseconds, param.GetType()));
}
private static void DynamicSum(Stopwatch stopwatch)
{
var sum = new Sum();
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++)
{
sum.DynSum += i;
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine(String.Format("Dynamic Sum Elapsed {0}", stopwatch.ElapsedMilliseconds));
}
我读过动态使编译器再次运行,但它做了什么。它是否必须使用作为参数的动态重新编译整个方法,或者更确切地说是那些具有动态行为/上下文的行(?)
这是交易。
对于程序中的每个动态类型的表达式,编译器都会发出代码,生成一个代表操作的“动态调用站点对象”。因此,例如,如果您有:
class C
{
void M()
{
dynamic d1 = whatever;
dynamic d2 = d1.Foo();
然后编译器将生成道德上像这样的代码。 (实际的代码要复杂得多;为了演示目的,这被简化了。)
class C
{
static DynamicCallSite FooCallSite;
void M()
{
object d1 = whatever;
object d2;
if (FooCallSite == null) FooCallSite = new DynamicCallSite();
d2 = FooCallSite.DoInvocation("Foo", d1);
看看到目前为止这是如何工作的?无论您调用 M 多少次,我们都会生成一次调用站点。调用站点在您生成一次后将永远存在。调用站点是一个对象,表示“这里将对 Foo 进行动态调用”。
好的,现在你已经有了调用站点,调用是如何工作的?
调用站点是动态语言运行时的一部分。 DLR 说“嗯,有人正试图在这个 here 对象上动态调用 foo 方法。我对此有什么了解吗?不。那我最好找出来。”
然后 DLR 询问 d1 中的对象以查看它是否有任何特殊之处。也许它是一个遗留的 COM 对象,或者一个 Iron Python 对象,或者一个 Iron Ruby 对象,或者一个 IE DOM 对象。如果不是其中任何一个,那么它必须是一个普通的 C# 对象。
这是编译器再次启动的地方。不需要词法分析器或解析器,因此 DLR 启动了一个特殊版本的 C# 编译器,它只有元数据分析器、表达式语义分析器和一个发射表达式树而不是 IL 的发射器。
元数据分析器使用反射来确定 d1 中对象的类型,然后将其传递给语义分析器以询问在方法 Foo 上调用此类对象时会发生什么。重载解析分析器计算出这一点,然后构建一个表达式树——就像您在表达式树 lambda 中调用 Foo 一样——代表该调用。
然后,C# 编译器将该表达式树连同缓存策略一起传递回 DLR。该策略通常是“您第二次看到这种类型的对象时,您可以重新使用此表达式树而不是再次调用我”。 DLR 然后在表达式树上调用 Compile,它调用表达式树到 IL 编译器并在委托中生成动态生成的 IL 块。
然后,DLR 将此委托缓存在与调用站点对象关联的缓存中。
然后它调用委托,发生 Foo 调用。
第二次打电话给 M 时,我们已经有了一个调用站点。 DLR 再次询问对象,如果对象与上次的类型相同,它会从缓存中取出委托并调用它。如果对象属于不同类型,则缓存未命中,整个过程重新开始;我们对调用进行语义分析并将结果存储在缓存中。
每个涉及动态的表达式都会发生这种情况。例如,如果您有:
int x = d1.Foo() + d2;
然后是三个动态调用站点。一种用于动态调用 Foo,一种用于动态加法,一种用于从 dynamic 到 int 的动态转换。每个都有自己的运行时分析和自己的分析结果缓存。
说得通?
更新:添加了预编译和延迟编译的基准
更新2:原来,我错了。有关完整且正确的答案,请参阅 Eric Lippert 的帖子。为了基准数字,我将其留在这里
*更新 3:添加了基于 Mark Gravell's answer to this question 的 IL-Emitted 和 Lazy IL-Emitted 基准。
据我所知,使用 dynamic
关键字本身不会在运行时导致任何额外的编译(尽管我认为它可以在特定情况下这样做,具体取决于支持动态变量的对象类型) . 罢工>
关于性能,dynamic
确实会引入一些开销,但并没有您想象的那么多。例如,我刚刚运行了一个如下所示的基准测试:
void Main()
{
Foo foo = new Foo();
var args = new object[0];
var method = typeof(Foo).GetMethod("DoSomething");
dynamic dfoo = foo;
var precompiled =
Expression.Lambda<Action>(
Expression.Call(Expression.Constant(foo), method))
.Compile();
var lazyCompiled = new Lazy<Action>(() =>
Expression.Lambda<Action>(
Expression.Call(Expression.Constant(foo), method))
.Compile(), false);
var wrapped = Wrap(method);
var lazyWrapped = new Lazy<Func<object, object[], object>>(() => Wrap(method), false);
var actions = new[]
{
new TimedAction("Direct", () =>
{
foo.DoSomething();
}),
new TimedAction("Dynamic", () =>
{
dfoo.DoSomething();
}),
new TimedAction("Reflection", () =>
{
method.Invoke(foo, args);
}),
new TimedAction("Precompiled", () =>
{
precompiled();
}),
new TimedAction("LazyCompiled", () =>
{
lazyCompiled.Value();
}),
new TimedAction("ILEmitted", () =>
{
wrapped(foo, null);
}),
new TimedAction("LazyILEmitted", () =>
{
lazyWrapped.Value(foo, null);
}),
};
TimeActions(1000000, actions);
}
class Foo{
public void DoSomething(){}
}
static Func<object, object[], object> Wrap(MethodInfo method)
{
var dm = new DynamicMethod(method.Name, typeof(object), new Type[] {
typeof(object), typeof(object[])
}, method.DeclaringType, true);
var il = dm.GetILGenerator();
if (!method.IsStatic)
{
il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
il.Emit(OpCodes.Unbox_Any, method.DeclaringType);
}
var parameters = method.GetParameters();
for (int i = 0; i < parameters.Length; i++)
{
il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
il.Emit(OpCodes.Ldc_I4, i);
il.Emit(OpCodes.Ldelem_Ref);
il.Emit(OpCodes.Unbox_Any, parameters[i].ParameterType);
}
il.EmitCall(method.IsStatic || method.DeclaringType.IsValueType ?
OpCodes.Call : OpCodes.Callvirt, method, null);
if (method.ReturnType == null || method.ReturnType == typeof(void))
{
il.Emit(OpCodes.Ldnull);
}
else if (method.ReturnType.IsValueType)
{
il.Emit(OpCodes.Box, method.ReturnType);
}
il.Emit(OpCodes.Ret);
return (Func<object, object[], object>)dm.CreateDelegate(typeof(Func<object, object[], object>));
}
从代码中可以看出,我尝试以七种不同的方式调用一个简单的无操作方法:
直接方法调用使用动态通过反射使用在运行时预编译的操作(因此从结果中排除编译时间)。使用第一次需要编译的动作,使用非线程安全的惰性变量(因此包括编译时间)使用在测试之前创建的动态生成的方法。使用在测试期间延迟实例化的动态生成的方法。
每个都在一个简单的循环中被调用 100 万次。以下是计时结果:
直接:3.4248ms 动态:45.0728ms 反射:888.4011ms 预编译:21.9166ms LazyCompiled:30.2045ms ILEmitted:8.4918ms LazyILEmitted:14.3483ms
因此,虽然使用 dynamic
关键字比直接调用该方法花费的时间要长一个数量级,但它仍然设法在大约 50 毫秒内完成一百万次操作,远远快于反射。如果我们调用的方法试图做一些密集的事情,比如将几个字符串组合在一起或在集合中搜索一个值,那么这些操作可能会远远超过直接调用和 dynamic
调用之间的差异。
性能只是不必要地使用 dynamic
的众多充分理由之一,但是当您处理真正的 dynamic
数据时,它可以提供远远超过缺点的优点。
更新 4
根据 Johnbot 的评论,我将反射区域分为四个单独的测试:
new TimedAction("Reflection, find method", () =>
{
typeof(Foo).GetMethod("DoSomething").Invoke(foo, args);
}),
new TimedAction("Reflection, predetermined method", () =>
{
method.Invoke(foo, args);
}),
new TimedAction("Reflection, create a delegate", () =>
{
((Action)method.CreateDelegate(typeof(Action), foo)).Invoke();
}),
new TimedAction("Reflection, cached delegate", () =>
{
methodDelegate.Invoke();
}),
...这是基准测试结果:
https://i.stack.imgur.com/ufSE0.png
因此,如果您可以预先确定需要大量调用的特定方法,则调用引用该方法的缓存委托与调用方法本身的速度差不多。但是,如果您需要在即将调用它时确定要调用哪个方法,那么为它创建一个委托是非常昂贵的。
dynamic
当然输了:public class ONE<T>{public object i { get; set; }public ONE(){i = typeof(T).ToString();}public object make(int ix){ if (ix == 0) return i;ONE<ONE<T>> x = new ONE<ONE<T>>();/*dynamic x = new ONE<ONE<T>>();*/return x.make(ix - 1);}}ONE<END> x = new ONE<END>();string lucky;Stopwatch sw = new Stopwatch();sw.Start();lucky = (string)x.make(500);sw.Stop();Trace.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds);Trace.WriteLine(lucky);
var methodDelegate = (Action)method.CreateDelegate(typeof(Action), foo);
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