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反射和特性

news 来源：原创 2025/5/15 21:32:42

反射(Reflection)

反射是C#中强大的机制，允许程序在运行时动态获取类型信息、操作对象或调用方法，而无需在编译时明确直到类型的定义。

动态类型操作
- 通过Type类获取类型信息（如typeof()或obj.GetType()），检查继承关系（IsSubclassOf）、接口实现（IsAssignableFrom）等。
- 动态创建实例：Activator.CreateInstance支持通过构造函数参数甚至私有构造方法实例化对象。
- 调用方法和属性：通过MethodInfo.Invoke执行方法，PropertyInfo.SetValue设置属性值。
- 处理泛型：例如通过MakeGenericType创建泛型类实例，MakeGenericMethod调用泛型方法。
程序集操作
- 加载外部程序集：Assembly.LoadFrom或Assembly.LoadFile动态加载DLL。
- 遍历程序集的类型和成员：例如获取所有公共方法或私有字段。
性能与限制
- 反射虽灵活，但存在性能开销（因动态解析类型）和安全性风险（如访问私有成员破坏封装）。
- 适用场景：序列化、依赖注入、测试框架等需要动态行为的场景

使用方法

获取类型信息

通过Type类获取对象的类型元数据

Type type = typeof(int);         // 通过类型名
Type type2 = myObj.GetType();   // 通过对象实例

动态创建对象

使用Activator.CreateInstance创建实例

Type type = typeof(MyClass);
object instance = Activator.CreateInstance(type);

访问成员

获取属性、方法、字段信息

PropertyInfo[] props = type.GetProperties();
MethodInfo method = type.GetMethod("MyMethod");

动态调用方法

通过反射调用方法

MethodInfo method = type.GetMethod("Add");
int result = (int)method.Invoke(instance, new object[] { 2, 3 });

汇总使用场景

插件系统：动态加载程序集(DLL)并调用其功能。
序列化/反序列化：通过反射便利对象的属性生成JSON/XML。
ORM框架：将数据库记录映射到对象属性。
单元测试框架：自动发现并执行测试方法。

注意要点

反射操作通常比静态代码慢，需要慎重使用。

缓存Type或MethodInfo对象。
使用dynamic关键字(动态类型)。
改用表达树(Expression Trees)或源代码生成器(Souree Generators)。

反射官方文档

属性和反射 - C# | Microsoft Learn

特性(Attributes)

特性是为代码元素(类、方法、属性等)添加元数据的标记，这些元数据可通过反射在运行时读取，用于控制程序行为或提供额外信息。

内置常用类型

[AttributeUsage] 约束自定义特性的应用目标（如类、方法）和是否允许多次应用。

[Obsolete] 标记方法或类已过时。

[Obsolete("Use NewMethod instead", error: true)]
public void OldMethod() { }

[Serializable] 标记类可序列化。
[DllImport] 用于调用非托管代码。

[Conditional] 条件编译（如调试代码）：

[Conditional("DEBUG")]
public void Log(string message) { }

自定义特性

自定特性类
继承Attribute类并添加元数据

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method, AllowMultiple = true)]
public class AuthorAttribute : Attribute
{
    public string Name { get; }
    public AuthorAttribute(string name) => Name = name;
}

应用特性
将特性标记到目标代码元素

[Author("John")]
[Author("Jane", Version = 2.0)] // 允许通过属性传递参数
public class MyClass { }

通过反射读取特性
在运行时获取特性信息

Type type = typeof(MyClass);
var attributes = type.GetCustomAttributes(typeof(AuthorAttribute), false);
foreach (AuthorAttribute attr in attributes)
{
    Console.WriteLine($"作者: {attr.Name}");
}

汇总使用场景

验证逻辑：通过特性标记必填字段（类似[Required]）。

Web路由：ASP.NET Core中[HttpGet]、[Route]等特性定义API端点。

权限控制：自定义[Authorize]特性限制访问权限。

文档生成：为Swagger等工具提供API描述信息（[ApiExplorer]）。

特性官方文档

属性和反射 - C# | Microsoft Learn

反射与特性的协同

两者结合可实现高度动态化的编程模式：

元数据驱动设计
- 特性提供结构化元数据（如[Required]验证标记），反射在运行时读取并执行逻辑（如自动验证字段）。
- 示例：ASP.NET MVC通过[HttpGet]等特性标记控制器方法，反射解析路由并调用对应方法。
动态代码生成与扩展
- 反射可动态生成类型（如Emit技术），特性则为生成的代码添加配置信息。
- 序列化库（如JSON.NET ）利用特性控制序列化行为（如[JsonPropertyName]），反射遍历属性进行转换。

反射和特性优缺特点

技术	优点	缺点
反射	动态性高、支持通用代码（如插件系统）	性能低、破坏封装、代码可读性差
特性	声明式编程、简化配置、增强元数据	过度使用导致维护困难、兼容性依赖运行时版本

反射和特性使用方面

自动注册服务：通过扫描程序集中标记了`[Service]`特性的类，实现依赖注入。

AOP（面向切面编程）：通过特性标记需要拦截的方法，利用反射动态生成代理。

// 自定义特性标记Excel列索引
[AttributeUsage(AttributeTargets.Property)]
public class ExcelColumnAttribute : Attribute {
    public int Index { get; }
    public ExcelColumnAttribute(int index) => Index = index;
}

public class Product {
    [ExcelColumn(0)] public string Name { get; set; }
    [ExcelColumn(1)] public decimal Price { get; set; }
}

// 反射读取特性并映射Excel数据
public static List<Product> ParseExcel(string filePath) {
    var products = new List<Product>();
    var type = typeof(Product);
    foreach (var prop in type.GetProperties()) {
        var attr = prop.GetCustomAttribute<ExcelColumnAttribute>();
        if (attr != null) {
            // 根据attr.Index读取Excel列并赋值
        }
    }
    return products;
}