C# dynamic 关键字 使用详解

总目录

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前言

dynamic 是 C# 4.0 引入的关键字，用于声明动态类型，允许在运行时解析类型和成员，而非编译时。它主要设计用于简化与动态语言（如 Python、JavaScript）的交互、处理未知结构的数据（如 JSON、XML）以及减少反射代码的复杂性。

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一、基本概念

• 动态类型解析：编译器不会对 dynamic 变量进行类型检查，所有操作（方法调用、属性访问）在运行时解析。
• 底层机制：由 DLR（Dynamic Language Runtime）驱动，使用 IDynamicMetaObjectProvider 接口
• 适用场景：
  • 与动态语言（IronPython、JavaScript）交互。
  • 处理未知结构的动态数据（如反序列化 JSON）。
  • 简化反射代码。
  • COM 互操作（如操作 Excel 对象模型）。
• 性能代价：动态类型解析比静态类型慢，需谨慎使用高频代码。

二、基本用法

1. 动态类型申明

dynamic value = "Hello World";
Console.WriteLine(value.GetType()); // 输出: System.String

value = 42;                        // 动态变量可重新赋值为任意类型
Console.WriteLine(value.GetType()); // 输出: System.Int32

value = "Hello";                   // 运行时切换为 string
Console.WriteLine(value.Length);  // 输出 5

value = new List<int> { 1, 2, 3 };
value.Add(4);              		  // 运行时调用 Add 方法

dynamic person = new { Name = "John", Age = 30 };
Console.WriteLine(person.Name); // 输出: John

2. 调用未知方法或属性

dynamic obj = new ExpandoObject();
obj.Name = "Alice";                // 动态添加属性
obj.Print = new Action(() => Console.WriteLine(obj.Name));

obj.Print();                       // 输出: Alice

3. 动态方法调用

public class Calculator
{
    public int Add(int a, int b) => a + b;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic calc = new Calculator();
        int result = calc.Add(3, 4);       // 编译时不检查方法是否存在
        Console.WriteLine(result);         // 输出: 7
    }
}

三、dynamic vs object vs var

特性	dynamic	object	var
类型检查时机	运行时	编译时	编译时（类型推断）
成员访问	动态解析	需要强制转换	静态类型访问
性能	较慢	需要拆箱	最优
使用场景	动态交互	通用对象容器	类型声明简化
智能提示支持	无	有	有
代码灵活性	高（适应未知结构）	低（需明确类型）	适中

四、应用场景

1. 动态类型与反射

动态类型可简化反射操作，但需权衡性能与可读性：

反射实现

object obj = Activator.CreateInstance(typeof(MyClass));
MethodInfo method = typeof(MyClass).GetMethod("MyMethod");
method.Invoke(obj, new object[] { 42 });

动态类型实现

dynamic obj = Activator.CreateInstance(typeof(MyClass));
obj.MyMethod(42);  // 代码更简洁

// 传统反射方式
object obj = Activator.CreateInstance(typeof(MyClass));
MethodInfo method = obj.GetType().GetMethod("DoWork");
method.Invoke(obj, null);

// 使用 dynamic 简化
dynamic dynObj = Activator.CreateInstance(typeof(MyClass));
dynObj.DoWork();  // 直接调用方法

2. 动态对象（ExpandoObject 和 DynamicObject）

1. ExpandoObject

允许动态添加属性和方法：

    static void Main()
    {
        dynamic person = new ExpandoObject();
        person.Name = "Bob";
        person.Age = 25;
        person.SayHello = (Action)(() => Console.WriteLine($"Hi, I'm {person.Name}"));

        person.SayHello();  // 输出 "Hi, I'm Bob"

        // 转换为字典
        var dict = (IDictionary<string, object>)person;
        
        Console.WriteLine(dict["Name"]);  // 输出 Bob
        Console.WriteLine(dict["Age"]);  // 输出 25
        Action action= (Action)dict["SayHello"];
        action?.Invoke();               //输出 "Hi, I'm Bob"
    }

2. 自定义 DynamicObject

实现动态行为控制：

public class DynamicDictionary : DynamicObject
{
    private Dictionary<string, object> _dict = new Dictionary<string, object>();

    public override bool TryGetMember(GetMemberBinder binder, out object result)
    {
        return _dict.TryGetValue(binder.Name, out result);
    }

    public override bool TrySetMember(SetMemberBinder binder, object value)
    {
        _dict[binder.Name] = value;
        return true;
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        dynamic dict = new DynamicDictionary();
        dict.City = "Shanghai";
        Console.WriteLine(dict.City); // 输出: Shanghai
    }
}

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3. 处理动态数据（JSON 示例）

使用 Newtonsoft.Json（或 System.Text.Json）处理动态 JSON：

    static void Main()
    {
        string json= """{ "Name": "Alice", "Age": 30 }""";
        
        dynamic data = JObject.Parse(json); 
        //或使用下面的方式
        //dynamic data = JsonConvert.DeserializeObject<dynamic>(json);

        Console.WriteLine(data.Name);  // 输出 Alice
        Console.WriteLine(data.Age + 5); // 输出 35

        // 动态扩展属性
        data.Country = "USA";  // 运行时添加新属性
        Console.WriteLine(data.Country);// 输出 USA

    }

4. COM 互操作（Excel 自动化）

Type excelType = Type.GetTypeFromProgID("Excel.Application");
dynamic excel = Activator.CreateInstance(excelType);

excel.Visible = true;          // 设置属性
dynamic workbook = excel.Workbooks.Add();
dynamic worksheet = workbook.ActiveSheet;

worksheet.Cells[1, 1] = "Hello World";  // 动态访问单元格

五、注意事项与最佳实践

1. 注意事项

• 避免过度使用：
  • 优先使用静态类型确保安全性和性能。
  • 仅在必要时（如处理动态数据、COM 互操作）使用 dynamic。
• 无智能提示：
  • 成员解析完全在运行时完成
• 错误处理：
  • 动态调用可能抛出 RuntimeBinderException，需捕获异常。
  • 错误延迟：类型错误在运行时才会暴露

  try
  {
      dynamic obj = new object();
      obj.InvalidMethod();
  }
  catch (RuntimeBinderException ex)
  {
      Console.WriteLine($"运行时错误: {ex.Message}");
  }
  

2. 最佳实践

• 性能优化：
  • 缓存频繁使用的动态操作结果。
  • 在循环或高频代码中避免使用 dynamic。

// 缓存高频操作（减少动态解析次数）
dynamic obj = GetDynamicObject();
var cachedAction = (Action)obj.DoWork;  // 转换为委托
for(int i=0; i<1000; i++) {
    cachedAction();  // 比直接调用 obj.DoWork() 更快
}

• 严格限制使用范围：仅在必需时使用
  • 泛型与接口：通过设计模式避免动态类型。
• 配合 try-catch：处理可能的运行时异常
• 单元测试覆盖：针对动态代码增加测试用例
• 优先选择替代方案：
  • 对于已知结构：使用强类型类
  • 对于 JSON：推荐 System.Text.Json 的强类型反序列化
  • 对于反射：考虑 generic 或 delegate 优化

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结语

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希望以上内容可以帮助到大家，如文中有不对之处，还请批评指正。