C++的性能C#的产能?! - .Net Native 系列五：.Net Native与反射
日期：2014-06-10 浏览次数：20617 次
此系列系小九的学堂原创翻译，翻译自微软官方开发向导，一共分为六个主题。本文是第五个主题：.Net Native与反射。
向导文链接：《C++的性能C#的产能?! - .Net Native 系列：开发向导》
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.NET Native与反射
.NET Framework 4.5
 小贴士 |
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.NET Framework框架可以通过反射机制来进行元编程（在编译时完成部分本应在运行时完成的工作，可提高工作效率）。反射可以动态地创建类型的实例，将类型绑定到现有对象，或从现有对象中获取类型。然后，可以调用类型的方法或访问其字段和属性。支持序列化和反序列化，它支持一个对象的字段先被持久化之后再进行恢复。.NET Framework运行时just-in-time编译器可以基于可用的元数据来生成本地机器码。
.NET native运行时并不包含JIT编译器，所以其编译的机器码必须是提前生成的。当然有一系列的方法来测试哪些代码是已经生成的，但是这些规则并不能涵盖所有的元编程场景。所以需要在运行时提供指令来进行搜索元编程。同时.NET Native并不能将.NET Framework下的私有成员编译。
下面将介绍如何使用基于反射的API和运行时指令xml文件的配置：
基于反射的API
在一些情况下你并不能得知代码中使用了反射而且.NET Native工具并不会保留运行时需要的元数据。本主题所涵盖的API并不能视为反射的API，但他们是基于反射来执行的。如果你使用这些API的话，需要添加一些信息来运行指令.rd.xml文件，这样就能正常调用这些API，而且不会导致MissingMetadataException的异常。
例如：Type.MakeGenericType method
通过调用这个方法可以在运行时动态生成泛型AppClass<T>
var t = Type.GetType("App1.AppClass`1", true);
Type[] typeArgs = {typeof(int)};
Type t2 = t.MakeGenericType(typeArgs);
Activator.CreateInstance(t2);
为使该代码能够成功运行，需要一些元数据支持。首先是在.rd.xml中添加对AppClass<T>的泛型支持
<Type Name="App1.AppClass`1" Browse="Required PublicAndInternal" />
添加后在.NET Framework下就可以调用Type.GetType()方法来获得对象类型了。
但在.NET Native下调用就会抛出MissingMetadataException的异常。
This operation cannot be carried out as metadata for the following type was removed for performance reasons: App1.AppClass`1<System.Int32>.
你可以在运行时指令文件(.rd.xml)添加下面运行指令来激活对Int32的支持：
<TypeInstantiation Name="App1.AppClass" Arguments="System.Int32"
Activate="Required Public" />
不同的实例需要不同的指令，添加后就能正常运行。
类似的方法还有：MethodInfo.MakeGenericMethod method, Array.CreateInstance and Type.MakeTypeArray methods
所以，在依赖反射的方法使用时，需要添加对反射类型的支持的指令才可以使用。
运行时指令文件(.rd.xml)配置
运行时指令文件(.rd.xml)是一个xml配置的文件，指定了配置的程序元素是否可用于反射。下面是该文件的一个样例。
<Directives xmlns="http://schemas.microsoft.com/netfx/2013/01/metadata">
<Application>
<Namespace Name="Contoso.Cloud.AppServices" Serialize="Required Public" />
<Namespace Name="ContosoClient.ViewModels" Serialize="Required Public" />
<Namespace Name="ContosoClient.DataModel" Serialize="Required Public" />
<Namespace Name="Contoso.Reader.UtilityLib" Serialize="Required Public" />
<Namespace Name="System.Collections.ObjectModel" >
<TypeInstantiation Name="ObservableCollection"
Arguments="ContosoClient.DataModel.ProductItem" Serialize="Public" />
<TypeInstantiation Name="ReadOnlyObservableCollection"
Arguments="ContosoClient.DataModel.ProductGroup" Serialize="Public" />
</Namespace>
</Application>
</Directives>
文件结构：
该文件在 http://schemas.microsoft.com/netfx/2013/01/metadata 命名空间下。
根元素Directives是指令元素，可以包含一个或者多个Library元素和零个或者一个Application元素，结构如下
Directives [1:1]
Application [0:1]
Assembly [0:M]
Namespace [0:M]
. . .
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
Namespace [0:M]
Namespace [0:M]
. . .
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
Type [0:M]
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
GenericParameter [0:M]
Method [0:M]
Parameter [0:M]
¶ TypeParameter [0:M]
GenericParameter [0:M]
MethodInstantiation (constructed generic method) [0:M]
Property [0:M]
Field [0:M]
Event [0:M]
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
Method [0:M]
¶ Parameter [0:M]
¶ TypeParameter [0:M]
GenericParameter [0:M]
MethodInstantiation (constructed generic method) [0:M]
Property [0:M]
Field [0:M]
Event [0:M]
Library [0:M]
Assembly [0:M]
Namespace [0:M]
. . .
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
Namespace [0:M]
Namespace [0:M]
. . .
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
Type [0:M]
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
GenericParameter [0:M]
Method [0:M]
MethodInstantiation (constructed generic method) [0:M]
Property [0:M]
Field [0:M]
Event [0:M]
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
Type [0:M]
. . .
TypeInstantiation (constructed generic type) [0:M]
. . .
Method [0:M]
MethodInstantiation (constructed generic method) [0:M]
Property [0:M]
Field [0:M]
Event [0:M]
<Directives xmlns="http://schemas.microsoft.com/netfx/2013/01/metadata">
<Application>
<!-- Child elements go here -->
</Application>
<Library Name="Extensions">
<!-- Child elements go here -->
</Library>
</Directives>
在节点中可以配置需要反射拿到的属性。具体开发中遇到的反射问题可以参阅之前的一篇文章：C++的性能C#的产能?! - .Net Native 系列《二》：.NET Native开发流程详解
由于.NET Native是源生的机器码，它的目的就在于高效率高性能实现.NET Framework架构开发的应用程序的运行，反射消耗性能较多，尽量少用或者更改其他方法来实现逻辑。
更多.rd.xml信息可以参阅：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dn600639(v=vs.110).aspx
希望大家喜欢这项技术，也可以写下自己对该技术的展望。
