高效的运行时类型检查

Question

我有如下类的层次结构（实际上我有超过 3 个派生类型）：

class A {};
class B : A  {};
class C : B  {};
class D : A  {};

这些类的实例存储在List<A> collections 中。 有时 collections 相当大（数千甚至数万个对象）。

在我的代码中，我经常需要根据对象的确切类型执行一些操作。 像这样的东西：

List<A> collection = ...
foreach (A obj in collection)
{
    if (obj is C)
        something(obj as C);
    else if (obj is B)
        somethingElse(obj as B);
    ....
}

如您所见，代码对 object 的类型和强制转换执行了许多检查。 对于具有许多元素的 collections，代码的性能并不是那么好。

在我的情况下，您会建议什么来加快运行时类型检查？

Answer 1

在我看来，您应该将“某物”移动到A上的虚拟方法中，然后B 、 C和D中的每一个都可以根据需要覆盖它（这可能只是意味着调用外部方法 - 他们不需要这样做工作本身） - 或者不根据需要覆盖。

那么这就变成了：

foreach (A obj in collection)
{
    obj.DoSomething();
}

IE

class A {
    public virtual void DoSomething() {...}
}
class B : A   {
    public override void DoSomething() {...}
}

ETC

Answer 2

使 function “某事”中实现的功能成为 Class A 的行为/方法，然后在适用的子类中重新定义它（确保该方法被定义为虚拟）。

在这种情况下，您可以立即致电：

List<A> collection = ...
foreach (A obj in collection)
{
  obj.something()
}

Answer 3

仅用as并检查 null 代替：

C c = obj as C;
if (c != null)
    something(c);

它只会执行一次投射。 as和is实际上都执行强制转换，因此实际上没有必要一起使用它们。

话虽如此，铸造相对便宜。 强制转换的任何性能损失都应该与something(c)或something(b)的实现相形见绌，所以不要想太多，除非你尝试转换的类型数量非常大。

如果您控制A ， B ， C类，请查看您是否可以返工您的 model ，因此您根本不需要进行铸造 - 使用其他人建议的虚拟方法。

Answer 4

使用as或is没有明显的性能差异。 然而，我在框架中看到的是它们为每种类型提供了一个具有唯一值的枚举。 这样您就可以打开 object 的类型。

表达式树就是这样做的，它们有一个名为NodeType的属性，它返回一个包含该类型的值。 这样您就不需要做不止一种类型的测试。

再一次，Marc 只是提醒我，有时可以通过正确使用多态性来解决这些类型的情况，并且您遇到此问题可能表明您编写类的方式存在潜在问题。

Answer 5

在我看来，您应该只使用虚拟方法。 它将产生更易读的高效代码。

Answer 6

通常干净的解决方案是虚拟方法。 但有时这是不可能的。 在这种情况下，您可以使用Dictionary<Type,Action> 。

Dictionary<Type,Action> actions=new Dict...;

Action action;
if(!actions.TryGetValue(obj.GetType(), out action))
{
  action=GetActionForType(obj.GetType());
  actions.Add(obj.GetType(), action);
}
action();

请注意，这仅适用于确切类型，不适用于派生类型。 因此，您可能需要在GetActionForType中添加一些基于Type.IsAssignableFrom的逻辑。

显然这个实现不是线程安全的。