也谈用反射实现Enum→String映射：一种重视性能的方法
2009-04-12 21:35
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一、问题的提出
最近，博客园有许多blogger提出了为枚举显示中文名称的文章，例如[让枚举成员显示出中文信息]，[利用自定义属性，定义枚举值的详细文本]，[细节决定成败：映射枚举]，[利用DescriptionAttribute定义枚举值的描述信息]，还有原来看过的一些文章（不好意思地址没记）。这些文章的共同特点就是，使用了自定义Attribute附加在枚举值上， 在运行时获取枚举相关的信息。 这种方法中，由于是使用反射，因为有些人关心其中的性能问题——特别是处理大量数据的时候，例如将大量枚举导入到DataGrid的时候；而且人们也发现，Enum本身的ToString方法也使用了反射的方法，因此实际上也存在着速度慢的问题。本文试着以性能为重点，在不失去结构的易读性、可扩展性的条件下，基于以上各位高手的经验，给出一种重视性能的方法。 设计目标： 1，枚举定义形式上使用容易读写的附加Attribute的形式； 2，支持多语言版本，可以很容易地被本地化； 3，调用格式简单。 二、ToString()的性能问题 对于一个枚举值emItem，用下列代码进行测试： for (int i = 0; i < 1000000; i ) { s = emItem.ToString(); } 其中s是String类型，emItem是一个MyEnum类型的枚举。 在我的机器上，该循环要花费4900毫秒左右。 当我把其中的“s = emItem.ToString();”换成“s = Enum.GetName(typeof(MyEnum), emItem);”之后，这个时间减少到2300毫秒。 但是必须注意的是，ToString方法和GetName的方法并不是相同的；但是有些时候对于我们来说也许用哪个都可以。 因此我的第一个建议就是，如果可以互换的话，使用GetName代替ToString。 三、 反射的性能问题 显然，上面的两个方法ToString和GetName，都不能解决显示枚举的自定义名，以及提供不同语言版本的问题。因此，很多人采用了反射的方法，像下面这样为每个枚举值增加了Attribute： public enum MyEnum { [EnumItemDescription("Description1")] EnumValue1 = 1, [EnumItemDescription("Description2")] EnumValue2 = 2, [EnumItemDescription("Description3")] EnumValue3 = 4, } 其中，EnumItemDescriptionAttribute是类似于DescriptionAttribute的类。 这样做起来的确非常优雅；在读取该Attribute的值时，大多数使用的是如下的格式： static string GetStringFromEnum(Enum enumvalue) { FieldInfo finfo = enumvalue.GetType().GetField(enumvalue.ToString()); object[] cAttr = finfo.GetCustomAttributes(typeof(EnumItemDescriptionAttribute), true); if (cAttr.Length > 0) { EnumItemDescriptionAttribute desc = cAttr[0] as EnumItemDescriptionAttribute; if (desc != null) { return desc.Description; } } return enumvalue.ToString(); } 事实上，这已经是简化的模式——它没有进行循环。实际上看到的许多blogger的程序中，对所有的FieldInfo进行循环，逐一比较其名字，然后还要对每个FieldInfo的每个Attribute进行循环——也就是说，复杂度是O(n^2)。 那么，当我们用“s = GetStringFromEnum(emItem);”来进行我们进行的第一个实验时，结果是多少呢？ 结果是，当我等到30秒的时候我终于不耐烦了；当我正想强行关闭它的时候，它结束了——32秒，即3万2千毫秒。 想想看，它慢也是当然的——每次将一个枚举值映射为字符串时，都要进行反射调用，而且每次还都要调用Enum.ToString这个本来就慢腾腾的家伙！ 四、Dictionay Reflection的缓存式实现尝试 我们回头来想一想，我们为什么必须，或者说更喜欢在这里使用反射？ 因为如果不用反射，我们就必须写一个像下面这样的映射函数： static string StringFromEnum(MyEnum enumValue) { switch (enumValue) { case MyEnum.EnumValue1: return "String1"; case MyEnum.EnumValue2: return "String2"; case MyEnum.EnumValue3: return "String3"; } return enumValue.ToString(); } （或者我们也可以用一个Dictionary<MyEnum, string>来维护） 也就是说，这样就把“枚举值”和“枚举值的名字”割裂开来了；从设计的角度来说，这样的确为以后的维护增加了困难；但是这样做的速度的确很快。 那么，我们如果把这二者结合起来，不就完美了吗？首先用反射读取所有的Attribute，然后将之存储到一个列表备用；以后每次调用时，不再进行反射调用，而是查询这个列表（相当于缓存）不就可以了吗？程序如下： public class EnumMap { private Type internalEnumType; private Dictionary<Enum, string> map; public EnumMap(Type enumType) { if (!enumType.IsSubclassOf(typeof(Enum))) { throw new InvalidCastException(); } internalEnumType = enumType; FieldInfo[] staticFiles = enumType.GetFields(BindingFlags.Public | BindingFlags.Static); map = new Dictionary<Enum, string>(staticFiles.Length); for (int i = 0; i < staticFiles.Length; i ) { if (staticFiles[i].FieldType == enumType) { string description = ""; object[] attrs = staticFiles[i].GetCustomAttributes(typeof(EnumItemDescriptionAttribute), true); description = attrs.Length > 0 ? ((EnumItemDescriptionAttribute)attrs[0]).Description : //若没找到EnumItemDescription标记，则使用该枚举值的名字 description = staticFiles[i].Name; map.Add((Enum)staticFiles[i].GetValue(enumType), description); } } } public string this[Enum item] { get { if (item.GetType() != internalEnumType) { throw new ArgumentException(); } return map[item]; } } } 这样，我们只需要首先创建一个该类型的实例： EnumMap myEnumMap = new EnumMap(typeof(MyEnum)); 然后，在任何需要映射枚举值为字符串的地方，像这样调用： s = myEnumMap[emItem]; 就可以了。 那么，使用“s = myEnumMap[emItem];”进行最开始的哪个测试，结果如何呢？ 结果是650毫秒——是不用“缓存”时耗费时间的50分之一。 这里我们注意到，直接提供EnumMap类可能会造成若干问题，而且对于每种枚举类型，我们都要为之新建一个EnumMap对象，比较麻烦； 因此我们对其进行如下简单封装，一方面保证其Singleton特性，一方面不用再去一个个创建EnumMap对象了。 |
