基于roslyn的动态编译库Natasha

 

 

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关键字:Github, NCC, Natasha,Roslyn, .NET Core2.0,.NET Core2.1,.NET Core2.2,.NET Core2.3, standard2.0, 动态编译,运行时脚本,高性能。

​一、 前言

 

        对于开源贡献者,Emit和表达式树不是陌生的字眼,IL的动态特性为封装工作带来了极大的方便,会Emit的开发者可以说驾驭了大部分的高性能、高动态的编程技巧。纵观ef、dapper、json.net等第三方常用库,哪个能脱离emit而独善其身,也正因如此,幸福了一批批懒癌患者,包括我这个懒癌中晚期患者(这里给各位病友问好),与此同时本人对封装有着莫名其妙的执念,就在两支怪力的驱使下走上了对emit的不归路.

 

旧版Natasha始于2016年,当时是对Emit进行的封装,中途经有柠檬的提醒完善了UT和兼容性等工作,后由Victor.X.Qu补充了文档,后经ORM实战。

 

 

二、Emit非银弹

 

        经历过重重思考和实践,Emit不是动态的最佳实践,简单的从以下几个角度来讲:

 

    • 调优:

 

    • dup : emit中的dup指令优化在是由开发者控制的,在熟悉指令操作的同时又给开发者带来了额外的优化工作。

       

    • if/while/for :不得不说IL可以透过代码看本质,指令就是这样的,在条件分支上,标签跳转的形式使得逻辑执行灵活多变。这样除了栈的操作之外,还要关注标签的位置和跳转语句的优化,另外还要清晰的记得你的各个分支。

       

    • 并发字典与算法优化 :这一点是出自我的极端,在对象成员的赋值/加载等操作面前,并发字典像是一场灾难,卖尽气力优化的动态执行,却被某些数据结构所糟蹋。至于算法与动态编译结合起来,应该没几个病友做过,各位如果有兴趣的话可以慢慢体会。

       

 

    • 兼容性:

 

    • 结构体 : 类与结构体在操作指令上有着诸多的不同,开发者不仅仅要熟悉对类的操作指令,还要对结构体做出兼容,诸如ldflda、 ldloca、Constrained等指令,对于开发者来说并不是一件省心的事。

       

    • 类型转换 : .NET中的类型转换不仅仅有指令级的转换,standard还提供了诸多方法支持不同类型之间的转换,因此你还需要花一些功夫去处理这些。

       

    • 语法糖 : 一切语法糖在emit面前都要还原,比如可空类型语法糖,对象比较语法糖,类型比较语法糖等等,无疑会大大增加兼容工作的负担(core3.0的可空引用我还没有做测试)。

       

 

    • 构建难度:

 

    • 深度克隆 : 深度克隆是动态编程的一个典型实战,如果各位病友坚持用EMIT挑战的话,可以没病走两步,走两步。

       

    • 深度构建 :一旦遇到了动态构建动态场景,那么这个复杂度难以想象。

       

    • 猜错误 : Emit并没有很好的友情提示,没有语法检查,而被程序锻炼成老猎手一定要付出很多代价。

       

 

    • 维护升级:

 

    • 后续开发 :接手emit代码是一件令人纠结的事,当量变引起质变的时候,从兴奋到苦不堪言这种事情并不是没有发生过,尤其是现在.NET开源工作者都比较独立,没有凝聚力和氛围,人的生命以及精力是有限的。

       

    • 传承  :由上面诸多信息也可见,在新技术的冲击下,在令人不安的环境下,在孤独的夜里,传承也是个问题。

       

 

 

尽管表达式树已经帮我们做了一些工作,但复杂场景和使用习惯仍然封印着开发者的大脑。

 

 

三、狙击暴君

 

        Roslyn到如今已经耳熟能详了,编译被当作成服务对外开放,让不少开发者从中受益,但由于文档不全,实例不充分,从开始一直到2018年期间,对于懒癌开发者来说,基于Roslyn开发都是一件憋手的事情(例如一些必备操作文档,在2019年今年5月份才提上日程)。Natasha使用Roslyn做为编译引擎,不仅仅在动态构建上进行了人性化升级,还在功能上进行了简化。您不仅可以使用Natasha轻松的构建类、结构体、方法、接口、抽象类,还可以轻松的继承类、重载方法、实现接口、抽象类等等,技术较新,仅支持.standard2.0。

 

        项 目 地 址:https://github.com/dotnetcore/Natasha

        Nuget索引:DotNetCore.Natasha  (正式版1.0.0.0)

 

(娜塔莎)(原型苏联红军第25步兵师的中尉柳德米拉·帕夫利琴科,一名出色的女狙击手)

 

 

使用Natasha你需要关注:

 

  1. 在您的工程文件里添加这个节点:true

     

  2. 了解wiki中反解器的概念及使用。    

     

  3. 注意命名空间,自动补充命名空间目前尚未支持,需要您手动操作,使用using方法添加。

     

  4. 想尽一切办法拼接字符串,目前符合CSharp7.3或以下C#版本的都行。

     

  5. 编译模式有区分:StreamComplier内存流编译/FileComplier文件流编译, 文件流编译的内容,可以被动态调用。当你想动态编译类B的时候使用类A,那类A就需要使用文件流编译,相当于dll动态加载到运行时。

     

  6. 使用Natasha中的Operator来构建你的动态内容。

 

四、性能

 

        这几年随着.NET架构引擎的不断升级,dynamic、emit执行性能已经得到了大幅度提升,roslyn也不例外,之前官方给过性能测试截图,上面显示是比emit快一点,个人的基准测试要等下一个benchmark版本,从耗时的角度来说roslyn <= emit (roslyn有指定release模式编译),所以大家根本不用关心性能问题。

 

 

五、使用案例

 

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