直接调用、委托调用和反射方法调用性能基准测试

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引言

本文的灵感来源于

• Matt Gullett 的文章 一个关于质量的问题[^]
• Peter 关于 敏捷编程 的文章[^]

这两篇文章都激发了我对 C# 中提供的三种函数调用形式进行一些基准测试

• 直接调用
• 通过委托调用
• 通过反射调用

由于我正处于“应用程序自动化层”的原型设计阶段（应用程序自动化层：介绍和设计 [^] 和 应用程序自动化层 - 引导加载程序和组件管理器的设计与实现 [^]），该层目前严重依赖于通过反射进行方法调用，因此我认为应该采纳这两篇文章的建议，并查看当前实现的性能。

结果令人惊讶。

C# 基准测试

难道我没有在 CP 上读到 Microsoft 许可协议明确声明“不得对 .NET 进行基准测试！”吗？ 好吧，这是我违反的另一个戒律。

我决定编写一个非常简单的基准测试程序，目的不是为了收集三种函数调用类型之间的细微差异，而是为了确定是否存在任何大的差异。 基准测试程序比较了

基准测试矩阵

类型	直接	委托	Reflection（反射）
静态，无参数	-	-	-
静态，带参数	-	-	-
实例，无参数	-	-	-
实例，带参数	-	-	-

结果如下

您会注意到反射比直接调用慢大约 50 倍。 这意味着我将不得不认真重新考虑我在 AAL 中的实现！

一些代码

该程序对十二种不同类型的调用进行基准测试。 它们看起来基本上都是这样

public static void StaticDirectCallWithoutParams()
{
    ++count;
}

仅仅包含一个计数器递增。

在程序开始时，委托和反射方法以及一些嵌入式常量被初始化，这些常量控制测试的运行次数，以及我们花费多少毫秒来调用被测函数

CallBenchmark cb=new CallBenchmark();

SNPCall snpCall=new SNPCall(StaticDelegateWithoutParams);
SPCall spCall=new SPCall(StaticDelegateWithParams);
INPCall inpCall=new INPCall(cb.InstanceDelegateWithoutParams);
IPCall ipCall=new IPCall(cb.InstanceDelegateWithParams);

MethodInfo snpMI=GetMethodInfo
 ("CallBenchmark.exe/CallBenchmark.CallBenchmark/StaticInvokeWithoutParams");
MethodInfo spMI=GetMethodInfo
 ("CallBenchmark.exe/CallBenchmark.CallBenchmark/StaticInvokeWithParams");
MethodInfo inpMI=GetMethodInfo
 ("CallBenchmark.exe/CallBenchmark.CallBenchmark/InstanceInvokeWithoutParams");
MethodInfo ipMI=GetMethodInfo
 ("CallBenchmark.exe/CallBenchmark.CallBenchmark/InstanceInvokeWithParams");

int sampleSize=20;    // # of samples
int timerInterval=200;  // in ms

设置一个计时器来停止测试

Timer timer=new Timer(timerInterval);
timer.AutoReset=false;
timer.Stop();
timer.Elapsed+=new ElapsedEventHandler(OnTimerEvent);

...

static void OnTimerEvent(object src, ElapsedEventArgs e)
{
    done=true;
}

每个测试看起来都像这样

++n;
count=0;
done=false;
timer.Start();
while (!done)
{
    StaticDirectCallWithParams(1, 2, 3);
}
benchmarks[n]+=count;

火箭科学，不是吗？

结论

这个小测试清楚地表明了使用反射调用方法所带来的性能损失。 即使像 CPU 缓存这样的考虑因素也无法解释这种显着差异（我想！）。 显然，我需要重新考虑我的架构实现。