詳解C#編程中的反射機制與方法

作者：springxie 2009-04-10 09:55:44

本文將為大家詳細講解C#中的反射，也就是Reflection。反射提供一種編程的方式，讓程序員可以在程序運行期獲得這幾個組成部分的相關(guān)信息。

Reflection，中文翻譯為反射。這是.Net中獲取運行時類型信息的方式，.Net的應(yīng)用程序由幾個部分：‘程序集(Assembly)’、‘模塊(Module)’、‘類型(class)’組成，而反射提供一種編程的方式，讓程序員可以在程序運行期獲得這幾個組成部分的相關(guān)信息，例如：Assembly類可以獲得正在運行的裝配件信息，也可以動態(tài)的加載裝配件，以及在裝配件中查找類型信息，并創(chuàng)建該類型的實例。Type類可以獲得對象的類型信息，此信息包含對象的所有要素：方法、構(gòu)造器、屬性等等，通過Type類可以得到這些要素的信息，并且調(diào)用之。MethodInfo包含方法的信息，通過這個類可以得到方法的名稱、參數(shù)、返回值等，并且可以調(diào)用之。諸如此類，還有FieldInfo、EventInfo等等，這些類都包含在System.Reflection命名空間下。

一、Type類于獲取類型信息

System.Type 類對于反射起著核心的作用。當(dāng)反射請求加載的類型時，公共語言運行庫將為它創(chuàng)建一個 Type。您可以使用 Type 對象的方法、字段、屬性和嵌套類來查找有關(guān)該類型的所有信息。
大家運行一下下面的代碼根據(jù)結(jié)果分析一下就能比較清楚的理解Type了

獲取類型信息

namespace ConsoleApplication2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyClass m = new MyClass();
            Type type = m.GetType();
            Console.WriteLine("類型名:" + type.Name);
            Console.WriteLine("類全名："+type.FullName);
            Console.WriteLine("命名空間名:"+type.Namespace);
            Console.WriteLine("程序集名："+type.Assembly);
            Console.WriteLine("模塊名:"+type.Module);
            Console.WriteLine("基類名："+type.BaseType);
            Console.WriteLine("是否類："+type.IsClass);
            Console.WriteLine("類的公共成員：");
            MemberInfo[] memberInfos = type.GetMembers();//得到所有公共成員
            foreach (var item in memberInfos)
            {
                Console.WriteLine("{0}:{1}",item.MemberType,item);
            }
        }
        
    }
    class MyClass
    {
        public string m;
        public void test()
        { }
        public int MyProperty { get; set; }
    }
}

二、獲取程序集元數(shù)據(jù)

Assembly類定義了一個程序集，它是一個可重用、無版本沖突并且可自我描述的公共語言運行庫應(yīng)用程序構(gòu)造塊。因為程序集中是使用元數(shù)據(jù)進行自我描述的，所以我們就能通過其元數(shù)據(jù)得到程序集內(nèi)部的構(gòu)成。結(jié)合Assembly和反射能夠獲取程序集的元數(shù)據(jù)，但是首先要將程序集裝入內(nèi)存中。可以使用Assembly類的多種靜態(tài)Load方法加載程序集。

下面的程序顯示程序集的信息


public static void Main()
        {
            //獲取當(dāng)前執(zhí)行代碼的程序集
            Assembly assem = Assembly.GetExecutingAssembly();
            Console.WriteLine("程序集全名:"+assem.FullName);
            Console.WriteLine("程序集的版本："+assem.GetName().Version);
            Console.WriteLine("程序集初始位置:"+assem.CodeBase);
            Console.WriteLine("程序集位置："+assem.Location);
            Console.WriteLine("程序集入口："+assem.EntryPoint);
            Type[] types = assem.GetTypes();
            Console.WriteLine("程序集下包含的類型:");
            foreach (var item in types)
            {
                Console.WriteLine("類："+item.Name);
            }
            
        }

三、動態(tài)加載類型

早綁定是在編譯時綁定對象類型，而晚綁定是在運行時才綁定對象的類型。利用反射可以實現(xiàn)晚綁定，即動態(tài)加載類型，并調(diào)用他們的方法，下邊是MSDN中的一個例子，詳細的解釋信息見注釋

動態(tài)加載類型

namespace ConsoleApplication2
{
    public class Example
    {
        private int factor;
        public Example(int f)
        {
            factor = f;
        }
        public int SampleMethod(int x)
        {
            Console.WriteLine("\nExample.SampleMethod({0}) executes.", x);
            return x * factor;
        }
        public static void Main()
        {
            //獲取當(dāng)前執(zhí)行代碼的程序集
            Assembly assem = Assembly.GetExecutingAssembly();
            Console.WriteLine("Assembly Full Name:");
            Console.WriteLine(assem.FullName);
            // The AssemblyName type can be used to parse the full name.
            AssemblyName assemName = assem.GetName();
            Console.WriteLine("\nName: {0}", assemName.Name);
            Console.WriteLine("Version: {0}.{1}",
                assemName.Version.Major, assemName.Version.Minor);
            Console.WriteLine("\nAssembly CodeBase:");
            Console.WriteLine(assem.CodeBase);
            // 從程序集眾創(chuàng)建一個Example實例并且用object類型的引用o指向它，同時調(diào)用一個輸入?yún)?shù)的構(gòu)造函數(shù)
            Object o = assem.CreateInstance("ConsoleApplication2.Example", false,
                BindingFlags.ExactBinding,
                null, new Object[] { 2 }, null, null);
            //構(gòu)造Example類的一個晚綁定的方法SampleMethod  
            MethodInfo m = assem.GetType("ConsoleApplication2.Example").GetMethod("SampleMethod");
            //調(diào)用剛才實例化好的Example對象o中的SampleMethod方法，傳入的參數(shù)為42
            Object ret = m.Invoke(o, new Object[] { 42 });
            Console.WriteLine("SampleMethod returned {0}.", ret);
            Console.WriteLine("\nAssembly entry point:");
            Console.WriteLine(assem.EntryPoint);
        }
    }

反射特性：

[Table(Name="dbo.[User]")]
public partial class User 
{

當(dāng)C#編譯器發(fā)現(xiàn)這個屬性有一個特性Table時，首先會把字符串Attribute添加到這個名稱的后面，形成一個組合名稱TableAttribute，然后在其搜索路徑的所有命名空間中搜索有相同類名的類。但要注意，如果該特性名結(jié)尾是Attribute，編譯器就不會把該字符串加到組合名稱中。所有的特性都是從System.Attribute類型上面派生的。

接著我們來看一下Table特性的定制格式

[AttributeUsageAttribute(AttributeTargets.Class,Inherited=true,AllowMultiple=false)]
public class TalbeAttribute:Attribute
{

在定義類型時使用System.AttributeUsage特性來表明這個自定義特性的使用范圍，這里使用了Class樣式，表示TableAttribute特性只能用在其它的Class類型前面，若放置在Interface或Struct類型前面，或者放在對象成員的前面則會出現(xiàn)編譯錯誤。這里還是用語句 AllowMultiple=false 語句來表明對于一個類型，該特性只能用一次，若一個Class類型前面出現(xiàn)多個TableAttribute，則會出現(xiàn)編譯錯誤。若設(shè)置AllowMultiple=true，則該特性可以多次定義，也就是一個Class類型前面可以出現(xiàn)多個相同類型的特性。不過這里我們假設(shè)一個對象只能映射到一個數(shù)據(jù)表上，沒有多重映射，因此就指明對同一個類型該特性不能多次使用。Inherited參數(shù)設(shè)定為true，就表示應(yīng)用到類或接口上的特性也可以自動應(yīng)用到所派生的類或接口上。

我們再看一下定制TalbeAttribute特性的完整例子：

[AttributeUsageAttribute(AttributeTargets.Class, Inherited = false, AllowMultiple = false)]
    public class TableAttribute : Attribute
    {
        //保存表名的字段
        private string _tableName;
        public TableAttribute()
        {
        }
        public TableAttribute(string tableName)
        {
            this._tableName = tableName;
        }
        /// 

        /// 映射的表名(表的全名:模式名.表名)
        /// 

        public string TableName
        {
            set
            {
                this._tableName = value;
            }
            get
            {
                return this._tableName;
            }
        }
    }

特性也是一個Class類型，可以有多個構(gòu)造函數(shù)，就像C#的new語句一樣，我們向類型附加特性時可以使用不同的初始化參數(shù)來指明使用特性的那個構(gòu)造函數(shù)。我們附加特性時還可以使用“屬性名=屬性值”的方法來直接指明特性的屬性值。該特性中定義了一個TableName屬性，該屬性就是被修飾的對象所映射的數(shù)據(jù)庫表的名稱。

下面我們舉一個使用特性來進行O/RMapping的例子，也就是將對象轉(zhuǎn)化成Sql語句

用戶類：

User類

    [Table("User")]
    public class User
    {
        [Colum("userID", DbType = DbType.Int32)]
        public int UserID { get; set; }
        [Colum("UserName", DbType = DbType.String)]
        public string UserName { get; set; }
    }

表特性

[AttributeUsageAttribute(AttributeTargets.Class, Inherited = false, AllowMultiple = false)]
    public class TableAttribute : Attribute
    {
        //保存表名的字段
        private string _tableName;
        public TableAttribute()
        {
        }
        public TableAttribute(string tableName)
        {
            this._tableName = tableName;
        }
        /// 

        /// 映射的表名(表的全名:模式名.表名)
        /// 

        public string TableName
        {
            set
            {
                this._tableName = value;
            }
            get
            {
                return this._tableName;
            }
        }
    }

列特性：

[AttributeUsageAttribute(AttributeTargets.Property, Inherited = false, AllowMultiple = false)]
    public class ColumAttribute : Attribute
    {
        private string _columName;
        private DbType _dbType ;

        public ColumAttribute()
        {
        }
        public ColumAttribute(string columName)
            : this()
        {
            this._columName = columName;
        }
     
        public ColumAttribute(string columName, DbType dbType)
            : this(columName)
        {
            this._dbType = dbType;
        }
        //列名
        public virtual string ColumName
        {
            set
            {
                this._columName = value;
            }
            get
            {
                return this._columName;
            }
        }
        //描述一些特殊的數(shù)據(jù)庫類型
        public DbType DbType
        {
            get { return _dbType; }
            set { _dbType = value; }
        }
    }
 
 
ORMHelp
 public class ORMHelp
    {
        public void Insert(object table)
        {
            Type type = table.GetType();
            //定義一個字典來存放表中字段和值的對應(yīng)序列
            Dictionary columValue = new Dictionary();
            StringBuilder SqlStr=new StringBuilder();
            SqlStr.Append("insert into ");
            //得到表名子
            TableAttribute temp = (TalbeAttribute)type.GetCustomAttributes(typeof(TalbeAttribute), false).First();
            SqlStr.Append(temp.TableName);
            SqlStr.Append("(");
            PropertyInfo[] Propertys=type.GetProperties();
            foreach (var item in Propertys)
            {
                object[] attributes = item.GetCustomAttributes(false);
                foreach (var item1 in attributes)
                {
                    //獲得相應(yīng)屬性的值
                   string value= table.GetType().InvokeMember(item.Name, System.Reflection.BindingFlags.GetProperty, null, table, null).ToString();
                    ColumAttribute colum = item1 as ColumAttribute;
                    if (colum != null)
                    {
                        columValue.Add(colum.ColumName,value);
                    }
                }
            }
            //拼插入操作字符串
            foreach (var item in columValue)
            {
                SqlStr.Append(item.Key);
                SqlStr.Append(",");
            }
            SqlStr.Remove(SqlStr.Length-1, 1);
            SqlStr.Append(") values('");
            foreach (var item in columValue)
            {
                SqlStr.Append(item.Value);
                SqlStr.Append("','");

            }
            SqlStr.Remove(SqlStr.Length - 2, 2);
            SqlStr.Append(")");
            Console.WriteLine(SqlStr.ToString());

        }
    }
SqlStr中的內(nèi)容為insert into User(userID,UserName) values('1','lfm')

前端使用代碼：

前端代碼

static void Main(string[] args)
        {
            ORMHelp o = new ORMHelp();
            User u = new User() { UserID=1,UserName="lfm"};
            o.Insert(u);
        }

應(yīng)用

例子這個東西其實挺難弄得,弄個簡單的,雖然能說明問題但卻容易讓人覺得沒實用價值,弄個有實用價值卻又往往牽扯很多別的技術(shù)甚至牽扯很多業(yè)務(wù)邏輯,看起來很復(fù)雜很難懂。在這里我盡量追求幾個有實用價值又不復(fù)雜的例子。

#p#

1、使用反射通過讀取配置文件來動態(tài)的創(chuàng)建相關(guān)類的對象

我們先來看看Main函數(shù)和需要動態(tài)加載的對象在同一個程序集的情況

結(jié)構(gòu)圖：

接口

interface ILog
    {
        bool Write(string message);
        bool Write(Exception ex);
    }

TextFileLog
class TextFileLog : ILog
    {
        public bool Write(string message)
        {
            string fileDir = ConfigurationManager.AppSettings["LogTarget"].ToString();
            using (StreamWriter w = File.AppendText(fileDir))
            {
                // w.Write(" Log Entry : ");
                w.WriteLine("發(fā)生時間{0}", DateTime.Now.ToLocalTime().ToString());
                w.WriteLine("日志內(nèi)容為:{0}", message);
                w.WriteLine("-------------------------------");
                // Update the underlying file.
                w.Flush();
                w.Close();
            }
            return true;
        }
        public bool Write(Exception ex)
        {

            Write(ex.Message);
            return true;
        }
    }

XmlFileLog
class XmlFileLog : ILog
    {
        public bool Write(string message)
        {
            string xmlFilePath = ConfigurationManager.AppSettings["LogTarget"].ToString();
            if (File.Exists(xmlFilePath))
            {
                XmlDocument doc = new XmlDocument();
                doc.Load(xmlFilePath);
                XmlDocumentFragment docFrag = doc.CreateDocumentFragment();
                XmlNode nod = doc.SelectSingleNode("Logs");
                docFrag.InnerXml = "" + DateTime.Now.ToLocalTime().ToString()
                    + "" + message + "";
                nod.AppendChild(docFrag);

                doc.Save(xmlFilePath);
                return true;
            }
            else
            {
                XmlWriterSettings settings = new XmlWriterSettings();
                settings.Indent = true;     //設(shè)置縮進
                settings.ConformanceLevel = ConformanceLevel.Auto;
                settings.IndentChars = " ";
                settings.OmitXmlDeclaration = false;
                using (XmlWriter writer = XmlWriter.Create(xmlFilePath, settings))
                {
                    //Start writing the XML document
                    writer.WriteStartDocument(false);
                    //Start with the root element
                    writer.WriteStartElement("Logs");
                    writer.WriteStartElement("Log");
                    writer.WriteStartElement("Time");
                    writer.WriteString(DateTime.Now.ToLocalTime().ToString());
                    writer.WriteEndElement();
                    writer.WriteStartElement("Message");
                    writer.WriteString(message);
                    writer.WriteEndElement();
                    writer.WriteEndElement();
                    writer.WriteEndDocument();
                    //Flush the object and write the XML data to the file
                    writer.Flush();
                    return true;
                }

            }
        }
        public bool Write(Exception ex)
        {
            Write(ex.Message);
            return true;

}
}

App.config配置

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
  <appSettings>
    <add key="LogType" value="LogClassLibrary.TextFileLog"/>
    
    
    <add key="LogTarget" value="c:\log.txt"/>
  </appSettings>
</configuration>

主程序

public static void Main()
        {
#region 同程序集下
System.Type type=System.Type.GetType(ConfigurationManager.AppSettings["LogType"].ToString());
ILog log = (ILog)Activator.CreateInstance(type);
log.Write(new Exception("異常測試"));
#endregion
        }

如果在不同的程序集下，那主函數(shù)和配置會略有不同

不同程序集主函數(shù)

 public static void Main()
    {
#region 不同程序集
string assemblyPath = 
Path.Combine(Environment.CurrentDirectory, "LogClassLibrary.dll");
Assembly a = Assembly.LoadFrom(assemblyPath);
Type type = a.GetType(ConfigurationManager.AppSettings["LogType"].ToString());
LogClassLibrary.ILog log =
(LogClassLibrary.ILog)type.InvokeMember(null,
BindingFlags.CreateInstance,null,null,null);
log.Write(new Exception("異常測試"));
#endregion
}

這部分源碼下載

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2、插件編程技術(shù)

插件是指遵循一定的接口規(guī)范、可以動態(tài)加載和運行的程序模塊。從上面的例子可以看出，通過反射可以非常方便的動態(tài)加載程序集。因此，利用反射的動態(tài)加載代碼能力，可以很容易的實現(xiàn)插件。插件編程的要點是使用接口來定義插件的功能特征。插件的宿主程序通過接口來確認、裝載和執(zhí)行插件的功能，實現(xiàn)插件功能的所有類都必須實現(xiàn)定義插件的接口。

這里只是選貼一部分代碼，詳細分析請看源碼

結(jié)構(gòu)圖

接口部分

接口

public interface IHost
    {
        List Plugins { get; }
        int LoadPlugins(string path);
        ILog GetLog(string name);
    }
 public interface ILog
    {
        bool Write(string message);
        bool Write(Exception ex);
    }

宿主實現(xiàn)

public class Host : IHost
    {
        private List plugins = new List();
        #region IHost 成員
        public List Plugins
        {
            get { return plugins; }
        }
        public int LoadPlugins(string path)
        {
            string[] assemblyFiles = Directory.GetFiles(path, "*.dll");
            foreach (var file in assemblyFiles)
            {
                Assembly assembly = Assembly.LoadFrom(file);
                foreach (var type in assembly.GetExportedTypes())
                {
                    if (type.IsClass && typeof(ILog).IsAssignableFrom(type))
                    {
                        ILog plugin = Activator.CreateInstance(type) as ILog;
                        plugins.Add(plugin);
                    }
                }
            }
            return plugins.Count;
        }
        public ILog GetLog(string name)
        {
            foreach (var item in plugins)
            {
                if (item.GetType().ToString()==name)
                {
                    return item;
                }
                
            }
            return null;
        }
        #endregion
    }

ILog的實現(xiàn)和上例基本一樣，請參考
主程序代碼static void Main(string[] args)
        {
            Host.Host host = new Host.Host();
            host.LoadPlugins(".");
            InterfaceLayer.ILog log = host.GetLog(ConfigurationManager.AppSettings["LogType"].ToString());
            log.Write(new Exception("異常測試"));
        }

插件編程源碼下載

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3、分析對象，得到對象中的屬性值

大家使用應(yīng)都用過asp.net中的DropdownList，在綁定其值的時候絕大多數(shù)情況下我們做的都是同樣的事情，獲得數(shù)據(jù)源，根據(jù)數(shù)據(jù)源中的某些列綁定控件，下邊我們來說說通用情況的處理方式。我們只需要提供數(shù)據(jù)集合，以及需要綁定到控件的兩個屬性（text，value）名即可。


public class DDlControl 
    {
        private ListControl underlyingList;
        public DDlControl(ListControl underlyingList)
        {
            this.underlyingList = underlyingList;
        }
        public void Add(IDDL ddl)
        {
            underlyingList.Items.Add(new ListItem(ddl.Name, ddl.Value));
        }
        public void Add(T t, string nameStr, string valueStr)
        {
            string name = Convert.ToString(t.GetType().InvokeMember
                   (nameStr, System.Reflection.BindingFlags.GetProperty, null, t, null));
            string value = Convert.ToString(t.GetType().InvokeMember
                (valueStr, System.Reflection.BindingFlags.GetProperty, null, t, null));
            Add(new DDLStruct(name,value));
            
        }
        public void Clear()
        {
            underlyingList.Items.Clear();
        }
        public IDDL SelectedItem
        {
            get
            {
                ListItem item = underlyingList.SelectedItem;
                return new DDLStruct(item.Text, item.Value);
            }
        }
        public void BindTo(IEnumerable list, string nameStr, string valueStr)
        {
            Clear();
            foreach (var item in list)
            {
                Add(item, nameStr, valueStr);
            }
        }

        public string SelectValue
        {
            get
            {
                return underlyingList.SelectedValue;
            }
            set
            {
                underlyingList.SelectedValue=value;
            }
        }
    }
public struct DDLStruct 
    {
        public DDLStruct(string name, string value)
        {
            this.name = name;
            this.value = value;
        }
        private string name;
        private string value;
        public string Name
        {
            get { return name; }
        }
        public string Value
        {
            get { return value; }
        }
    }

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