Как динамически вызывать универсальные методы в C#

Вы можете динамически вызывать универсальный метод в C# с помощью отражения (reflection) с методом MakeGenericMethod() или с помощью ключевого слова dynamic, чтобы среда выполнения (runtime) обрабатывала привязку типов. Подход с использованием отражения обеспечивает безопасность типов на этапе компиляции, в то время как ключевое слово dynamic предлагает более лаконичный синтаксис для разрешения типов во время выполнения.

Содержание

• Использование отражения для вызова универсальных методов
• Использование ключевого слова dynamic
• Использование DLR и фреймворка Dynamitey
• Рекомендации по производительности
• Полный пример кода
• Лучшие практики

Использование отражения для вызова универсальных методов

Традиционный подход использует отражение для динамического создания и вызова универсальных методов. Вы можете использовать метод MakeGenericMethod() для создания конкретного универсального метода из определения универсального метода.

public void Example(string typeName)
{
    Type myType = FindType(typeName);
    
    // Получаем информацию о методе для универсального метода
    MethodInfo genericMethod = typeof(Sample).GetMethod(nameof(GenericMethod));
    
    // Создаем конкретный универсальный метод с типом времени выполнения
    MethodInfo specificMethod = genericMethod.MakeGenericMethod(myType);
    
    // Вызываем метод
    specificMethod.Invoke(this, null);
}

Для статических подход аналогичен, но вы передаете null в качестве первого параметра в Invoke():

// Для статических методов
MethodInfo staticGenericMethod = typeof(Sample).GetMethod(nameof(StaticMethod));
MethodInfo staticSpecificMethod = staticGenericMethod.MakeGenericMethod(myType);
staticSpecificMethod.Invoke(null, null); // Первый параметр равен null для статических методов

Этот подход обеспечивает безопасность типов на этапе компиляции и работает последовательно во всех версиях .NET. Как объясняет Brian Lagunas, “при использовании универсального метода универсальный аргумент (часто обозначаемый как T) должен предоставляться как известный тип на этапе компиляции”, но отражение позволяет нам обойти это ограничение во время выполнения.

Использование ключевого слова dynamic

Более лаконичный подход использует ключевое слово dynamic, которое позволяет среде выполнения автоматически обрабатывать привязку типов. Этот подход был представлен в C# 4.0 вместе с Dynamic Language Runtime (DLR).

public void Example(string typeName)
{
    Type myType = FindType(typeName);
    
    // Создаем экземпляр типа для использования в качестве носителя
    dynamic dummyInstance = Activator.CreateInstance(myType);
    
    // Используем dynamic для вызова метода - среда выполнения выберет правильную перегрузку
    GenericMethod(dummyInstance);
    
    // Для статических методов
    Sample.StaticMethod(dummyInstance);
}

Как упоминается на Reddit, “Вы можете использовать тип dynamic и позволить среде выполнения выбрать правильную перегрузку для вас, не используя отражение”. Этот подход более читабелен и требует меньше кода, чем отражение.

Однако, как отмечает The Reformed Programmer, существуют соображения производительности: “при использовании dynamic есть стоимость при первой декодировании и вызове метода в моих библиотеках, которые используют dynamic - около 0,2 секунды или более на моей системе.”

Использование DLR и фреймворка Dynamitey

Dynamic Language Runtime (DLR) предоставляет расширенные возможности динамического программирования. Для более легкого доступа к этим функциям можно использовать открытый исходный код Dynamitey, который “дает вам легкий кешированный доступ во время выполнения к тем же вызовам, которые генерировал бы компилятор для вас” StackOverflow.

Сначала установите пакет Dynamitey через NuGet:

Install-Package Dynamitey

Затем используйте его следующим образом:

using Dynamitey;

public void Example(string typeName)
{
    Type myType = FindType(typeName);
    
    // Используем Dynamitey для динамического вызова
    Invoke.InvokeMember(this, "GenericMethod", myType);
    
    // Для статических методов
    Invoke.InvokeMember(null, "StaticMethod", myType, typeof(Sample));
}

Этот подход обеспечивает кешированный доступ, что может значительно улучшить производительность в сценариях, требующих повторных динамических вызовов.

Рекомендации по производительности

При выборе подхода учитывайте следующие последствия для производительности:

Как объясняет Damir’s Corner, “используя dynamic, вы откладываете проверку типов до времени выполнения, когда фактический тип уже известен”. Это может быть полезно, но влечет за собой последствия для безопасности типов во время выполнения.

Для наилучшей производительности в критически важных сценариях производительности можно использовать Reflection.Emit, как упоминается в документации Microsoft Learn, хотя этот подход сложнее в реализации.

Полный пример кода

Вот полный пример, демонстрирующий все подходы в действии:

using System;
using System.Reflection;
using Dynamitey;

public class Sample
{
    public void Example(string typeName)
    {
        Type myType = FindType(typeName);
        
        Console.WriteLine($"Вызов методов с типом: {myType.Name}");
        
        // Подход 1: Отражение
        InvokeWithReflection(myType);
        
        // Подход 2: Ключевое слово dynamic
        InvokeWithDynamic(myType);
        
        // Подход 3: Dynamitey
        InvokeWithDynamitey(myType);
    }
    
    private void InvokeWithReflection(Type type)
    {
        Console.WriteLine("\n--- Подход с использованием отражения ---");
        
        // Метод экземпляра
        MethodInfo genericMethod = typeof(Sample).GetMethod(nameof(GenericMethod));
        MethodInfo specificMethod = genericMethod.MakeGenericMethod(type);
        specificMethod.Invoke(this, null);
        
        // Статический метод
        MethodInfo staticGenericMethod = typeof(Sample).GetMethod(nameof(StaticMethod));
        MethodInfo staticSpecificMethod = staticGenericMethod.MakeGenericMethod(type);
        staticSpecificMethod.Invoke(null, null);
    }
    
    private void InvokeWithDynamic(Type type)
    {
        Console.WriteLine("\n--- Подход с использованием ключевого слова dynamic ---");
        
        try
        {
            dynamic dummyInstance = Activator.CreateInstance(type);
            
            // Метод экземпляра
            GenericMethod(dummyInstance);
            
            // Статический метод
            Sample.StaticMethod(dummyInstance);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"Подход с использованием dynamic не удался: {ex.Message}");
        }
    }
    
    private void InvokeWithDynamitey(Type type)
    {
        Console.WriteLine("\n--- Подход с использованием Dynamitey ---");
        
        try
        {
            // Метод экземпляра
            Invoke.InvokeMember(this, "GenericMethod", type);
            
            // Статический метод
            Invoke.InvokeMember(null, "StaticMethod", type, typeof(Sample));
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine($"Подход с использованием Dynamitey не удался: {ex.Message}");
        }
    }
    
    public void GenericMethod<T>()
    {
        Console.WriteLine($"Вызван метод GenericMethod с типом: {typeof(T)}");
    }
    
    public static void StaticMethod<T>()
    {
        Console.WriteLine($"Вызван метод StaticMethod с типом: {typeof(T)}");
    }
    
    private Type FindType(string typeName)
    {
        Type type = Type.GetType(typeName);
        if (type == null)
        {
            // Попытка найти в текущей сборке
            type = typeof(Sample).Assembly.GetTypes()
                .FirstOrDefault(t => t.Name == typeName);
        }
        return type ?? throw new TypeLoadException($"Тип {typeName} не найден");
    }
}

Лучшие практики

При реализации динамического вызова универсальных методов в C# учитывайте эти лучшие практики:

1. Выберите правильный подход в зависимости от ваших конкретных потребностей:

   • Используйте отражение для безопасности типов на этапе компиляции и точного контроля
   • Используйте dynamic для более лаконичного кода, когда безопасность типов менее критична
   • Используйте Dynamitey для лучшей производительности в сценариях, требующих повторных динамических вызовов

2. Кешируйте информацию о методах при возможности для улучшения производительности:

   csharp

   private static readonly MethodInfo _genericMethod = typeof(Sample).GetMethod(nameof(GenericMethod));
   
   public void CachedInvocation(Type type)
   {
       MethodInfo specificMethod = _genericMethod.MakeGenericMethod(type);
       specificMethod.Invoke(this, null);
   }
   

3. Надлежащим образом обрабатывайте исключения, поскольку динамические операции могут завершиться ошибкой во время выполнения:

   csharp

   try
   {
       dynamic invocation = PerformDynamicCall();
   }
   catch (RuntimeBinderException ex)
   {
       // Обработка ошибок динамической привязки
   }
   catch (TargetInvocationException ex)
   {
       // Обработка ошибок вызова метода
   }
   

4. Учитывайте последствия для производительности в критически важных кодовых путях, особенно при использовании ключевого слова dynamic, которое имеет начальные накладные расходы на компиляцию.

5. Используйте осмысленные имена параметров при работе с динамическим кодом для улучшения поддерживаемости и отладки.

Как демонстрирует Rick van den Bosch в своем примере, ключевая проблема заключается в том, что “тип свойств был dynamic и известен только во время выполнения”, что как раз и есть сценарий, решаемый этими подходами.

Источники

1. r/csharp на Reddit: Как динамически вызывать универсальный метод T с аргументом Func?
2. Brian Lagunas: Динамический вызов универсального метода с использованием Reflection в .NET C#
3. Stack Overflow: Как вызвать универсальный метод с использованием переменной Type?
4. The Reformed Programmer: Использование .NET универсальных типов с типом, определенным во время выполнения
5. Rick van den Bosch .NET: Как: Вызвать универсальный метод с типом времени выполнения
6. Microsoft Learn: Как определить универсальный метод с использованием Reflection Emit
7. Damir’s Corner: Минимизация использования отражения с универсальными типами и dynamic
8. CodeProject: Динамический вызов универсальных методов

Заключение

Динамический вызов универсальных методов в C# может быть выполнен несколькими способами, каждый из которых имеет свои компромиссы. Подход с использованием отражения обеспечивает наибольший контроль и безопасность типов на этапе компиляции, в то время как ключевое слово dynamic предлагает наиболее лаконичный синтаксис. Для лучшей производительности в повторяющихся сценариях рассмотрите использование фреймворка Dynamitey, который предоставляет кешированный доступ к динамическим операциям.

Ваш выбор должен зависеть от конкретных требований к безопасности типов, производительности и поддерживаемости кода. Помните, что хотя эти техники решают проблему разрешения типов во время выполнения, они имеют различные характеристики производительности и гарантии безопасности типов, которые следует учитывать для вашего конкретного случая использования.