基于动态代码生成技术的动态对象工厂

C#中所有的引用类型的实例都需要在运行时动态创建，创建对象实例最常见的办法就是使用new操作符，使用new操作符就需要在编译器明确的知道要创建的对象的类型，如果在编译器并不能明确，就需要用到反射技术，例如：

上述代码展示了两种基于反射的动态对象创建，但这种方法的效率是比较低下的，特别是在需要大量的动态创建实例的时候。为此我们需要一种更为高效的动态创建实例的方法，动态代码生成就是一种不错的方式。

之所以不能直接使用new，就是因为new后面的类型参数在编译器是不知道的，那么就需要在运行的时候动态的创建出与new相配合的代码。这类似于在Javascript中使用eval函数：

C#并没有像eval这样的函数，毕竟编译型语言和脚本语言是不同的，所以要实现类似的功能，就要使用到System.Reflection.Emit名空间下的类来动态的创建出可执行的代码。首先需要认识几个涉及到的类：

System.Reflection.Emit.AssemblyBuilder：用来动态创建程序集

System.Reflection.Emit.ModuleBuilder：用来动态创建模块

System.Reflection.Emit.TypeBuilder：用来动态创建类型

System.Reflection.Emit.MethodBuilder：用来动态创建方法

这里我的设计思想是，首先创建一个抽象基类（Creator类），它声明了一个用于动态创建需要的对象实例的抽象方法，在运行时根据需要动态的创建出这个抽象类的子类，并动态实现这个抽象方法，编写出用于创建对象的代码。在基类中提供一些静态方法来实现子类的创建过程，并对外提供可调用的方法。这是抽象工厂模式的一种实现。基类的声明如下：

抽象方法CreateObject就是用来在子类中重写并创建实例的，静态方法CreateMethod用于实现动态代码生成的过程，静态方法New就是对象暴露的方法，使用者通过这个方法来创建需要的实例，从而模拟new操作符，它的两个参数分别代码要创建的变量的类对象、构造函数的参数，这里使用了关键字params来修释，也就是说它成为一个参数个数可变的函数，可以适应各种参数类型的构造函数。

New方法里面首先要动态的创建程序集和模块：

参数AssemblyBuilderAccess.Run表示这个动态创建的程序集只用于执行，而不需要保存。有了程序集和模块之后就需要创建Creator类的子类了，也就是工厂类：

这里动态工厂类的类名与要创建的对象的类名相同，名空间前面加上了“__dynamicCreator.”以示区别，参数typeof(Creator)表示这个类要从Creator类继承。然后调用CreateMethod方法来完成动态代码生成，然后调用TypeBuilder的CreateType方法，它会根据之前动态创建的代码生成一个新的类，并在之后可以立即使用，然后我使用Activator.CreateInstance创建出工厂类的实例，之后就可以通过调用这个实例的CreateObject方法来创建出需要的对象了。需要说明的是这里的代码只是一个示例，真正要使用时还需要对创建出的creator对象进行缓存，以后再次创建相同类型的对象时就可以直接使用它的creator对象了。CreateMethod方法是最核心的地方，它需要根据我们指定的类对象和参数找到适当的构造函数，动态为工厂类创建CreateObject方法，在其中调用找到的构造函数，返回构造出的对象。首先得到基类中抽象方法CreateObject的信息：

然后根据这个方法信息创建出子类的同名方法：

注意这里指定方法属性时需要去除掉基类方法的抽象属性，否则在创建实例时会失败，其他地方都完全和基类方法一样。下面要在被创建对象的类型中查找适当的构造函数。查找的方法是针对每一个构造函数，检查它的参数个数和参数类型与所传入的参数信息是否相容，如果找不到完全相容的构造函数，那么说明用户传入的参数有误，需要抛出异常：

现在万事具备，下面就要开始动态生成代码了。要动态的生成可执行代码需要用到ILGenerator类，使用MethodBuilder类的GetILGenerator方法即可以得到这个对象，然后调用它的Emit方法生成中间语言指令：

注意经过Ldelem_Ref指令以后，之前压入栈的两个参数会自动的弹出，而从数组中取得的内容会被放入栈中，所以只要反复的经过上述过程，就可以将传入的参数逐一放入栈中。需要注意的是，这里只处理了引用类型，也就是说如果原来需要的参数是值类弄的，那么参数会在调用函数时被装箱，这里需要还原到原来的值类型，也就是需要一个拆箱操作：

Unbox操作也会自动从栈中取出一个元素，拆箱后再把结果放回栈中，也就是说上述过程不会影响栈中元素的个数。经过上述过程，构造函数的参数就已经准备好并放入栈中了，下面就是调用构造函数了：

指令Newobj相当于关键字new，用于调用构函数，参数theCi就是要创建的对象的构造函数信息。经过这个过程原栈中所压的构造函数参数都被弹出，然后把创建后的对象放回到栈中。下面只需要通过Ret指令就可以把栈中唯一的元素作为函数的返回值返回给调用者：

到这里所需要的代码就已经动态生成完毕，以后再通过Creator类的子类调用CreateObject方法时，执行的就是上述动态生成的代码了。但只有这些还不够，Creator子类的虚方法表还没有更新，需要调用TypeBuilder类的DefineMethodOverride方法明确的指出用子类中的方法覆盖基类中的虚方法：

这段代码虽然比直接使用反射技术要复杂很多，而且里面也多处使用了反射技术，但它只有在第一次使用时被调用到，之后就只调用动态生成的代码，因此对性能影响是可以忽略的。

下面就是要使用上述代码了。假如我们有一个类如下：

而我们在编译时并没有此类的声明，只有保存了类名称的字符串和构造函数的参数类型，那么可以通过如下方法创建实例：

用起来还是比较方便的，至少不比反射麻烦。

为了进一步研究这种方法相对于反射方法的优势，我进行了一组实验。首先构造一个类，它有六个构造函数，分别用于测试一个、三个、九个值类型、引用类型参数时的性能：

然后通过四种方式调用这六个构造函数来创建实例：Activator.CreateInstance、ConstructorInfo.Invoke、Creator.New、直接使用new，每种调用都重复1000万次，在Intel PentiumM 1.86G、512M内存、Windows XP SP2、.Net Framewor 2.0上测试结果如下：

各种调用类型重复1000万次所需时间（毫秒）

附完整的源代码如下。此代码仍有一些问题，如当一个类有多个构造函数时，它只能缓存一个构造函数，第二次如果调用另一个则会出错，可以适当的改进来解决此问题。