最高效率的对象深拷贝通用方法

Posted strangeman

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了最高效率的对象深拷贝通用方法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Reflection.Emit;
using System.Text;


namespace Care.Common
{
    public static class ObjectCopy
    {
        struct Identity
        {
            int _hashcode;
            RuntimeTypeHandle _type;


            public Identity(int hashcode, RuntimeTypeHandle type)
            {
                _hashcode = hashcode;
                _type = type;
            }
        }
        //缓存对象复制的方法。
        static Dictionary<Type, Func<object, Dictionary<Identity, object>, object>> methods1 = new Dictionary<Type, Func<object, Dictionary<Identity, object>, object>>();
        static Dictionary<Type, Action<object, Dictionary<Identity, object>, object>> methods2 = new Dictionary<Type, Action<object, Dictionary<Identity, object>, object>>();


        static List<FieldInfo> GetSettableFields(Type t)
        {
            return t.GetFields(BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance).ToList();
        }


        static Func<object, Dictionary<Identity, object>, object> CreateCloneMethod1(Type type, Dictionary<Identity, object> objects)
        {
            Type tmptype;
            var fields = GetSettableFields(type);
            var dm = new DynamicMethod(string.Format("Clone{0}", Guid.NewGuid()), typeof(object), new[] { typeof(object), typeof(Dictionary<Identity, object>) }, true);
            var il = dm.GetILGenerator();
            il.DeclareLocal(type);
            il.DeclareLocal(type);
            il.DeclareLocal(typeof(Identity));
            if (!type.IsArray)
            {
                il.Emit(OpCodes.Newobj, type.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null));
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_1);
                il.Emit(OpCodes.Ldloca_S, 2);
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
                il.Emit(OpCodes.Castclass, type);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_0);
                il.Emit(OpCodes.Callvirt, typeof(object).GetMethod("GetHashCode"));
                il.Emit(OpCodes.Ldtoken, type);
                il.Emit(OpCodes.Call, typeof(Identity).GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public, null, new[] { typeof(int), typeof(RuntimeTypeHandle) }, null));
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc_2);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                il.Emit(OpCodes.Callvirt, typeof(Dictionary<Identity, object>).GetMethod("Add"));
                foreach (var field in fields)
                {
                    if (!field.FieldType.IsValueType && field.FieldType != typeof(String))
                    {
                        //不符合条件的字段，直接忽略，避免报错。
                        if ((field.FieldType.IsArray && (field.FieldType.GetArrayRank() > 1 || (!(tmptype = field.FieldType.GetElementType()).IsValueType && tmptype != typeof(String) && tmptype.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))) ||
                            (!field.FieldType.IsArray && field.FieldType.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))
                            break;
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                        il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                        il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
                        il.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(ObjectCopy).GetMethod("CopyImpl", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static).MakeGenericMethod(field.FieldType), null);
                        il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                    }
                    else
                    {
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                        il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                        il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                    }
                }
                for (type = type.BaseType; type != null && type != typeof(object); type = type.BaseType)
                {
                    //只需要查找基类的私有成员，共有或受保护的在派生类中直接被复制过了。
                    fields = type.GetFields(BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance).ToList();
                    foreach (var field in fields)
                    {
                        if (!field.FieldType.IsValueType && field.FieldType != typeof(String))
                        {
                            //不符合条件的字段，直接忽略，避免报错。
                            if ((field.FieldType.IsArray && (field.FieldType.GetArrayRank() > 1 || (!(tmptype = field.FieldType.GetElementType()).IsValueType && tmptype != typeof(String) && tmptype.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))) ||
                                (!field.FieldType.IsArray && field.FieldType.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))
                                break;
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                            il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                            il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
                            il.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(ObjectCopy).GetMethod("CopyImpl", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static).MakeGenericMethod(field.FieldType), null);
                            il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                        }
                        else
                        {
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                            il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                            il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                        }
                    }
                }
            }
            else
            {
                Type arraytype = type.GetElementType();
                var i = il.DeclareLocal(typeof(int));
                var lb1 = il.DefineLabel();
                var lb2 = il.DefineLabel();
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
                il.Emit(OpCodes.Castclass, type);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_0);
                il.Emit(OpCodes.Ldlen);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
                il.Emit(OpCodes.Sub);
                il.Emit(OpCodes.Stloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Newarr, arraytype);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_1);
                il.Emit(OpCodes.Ldloca_S, 2);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                il.Emit(OpCodes.Callvirt, typeof(object).GetMethod("GetHashCode"));
                il.Emit(OpCodes.Ldtoken, type);
                il.Emit(OpCodes.Call, typeof(Identity).GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public, null, new[] { typeof(int), typeof(RuntimeTypeHandle) }, null));
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc_2);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                il.Emit(OpCodes.Callvirt, typeof(Dictionary<Identity, object>).GetMethod("Add"));
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Br, lb1);
                il.MarkLabel(lb2);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Ldelem, arraytype);
                if (!arraytype.IsValueType && arraytype != typeof(String))
                {
                    il.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(ObjectCopy).GetMethod("CopyImpl", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static).MakeGenericMethod(arraytype), null);
                }
                il.Emit(OpCodes.Stelem, arraytype);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
                il.Emit(OpCodes.Sub);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc, i);
                il.MarkLabel(lb1);
                il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);
                il.Emit(OpCodes.Clt);
                il.Emit(OpCodes.Brfalse, lb2);
            }
            il.Emit(OpCodes.Ret);


            return (Func<object, Dictionary<Identity, object>, object>)dm.CreateDelegate(typeof(Func<object, Dictionary<Identity, object>, object>));
        }

        static Action<object, Dictionary<Identity, object>, object> CreateCloneMethod2(Type type, Dictionary<Identity, object> objects)
        {
            Type tmptype;
            var fields = GetSettableFields(type);
            var dm = new DynamicMethod(string.Format("Copy{0}", Guid.NewGuid()), null, new[] { typeof(object), typeof(Dictionary<Identity, object>), typeof(object) }, true);
            var il = dm.GetILGenerator();
            il.DeclareLocal(type);
            il.DeclareLocal(type);
            il.DeclareLocal(typeof(Identity));
            if (!type.IsArray)
            {
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_2);
                il.Emit(OpCodes.Castclass, type);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_1);
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
                il.Emit(OpCodes.Castclass, type);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_0);
                foreach (var field in fields)
                {
                    if (!field.FieldType.IsValueType && field.FieldType != typeof(String))
                    {
                        //不符合条件的字段，直接忽略，避免报错。
                        if ((field.FieldType.IsArray && (field.FieldType.GetArrayRank() > 1 || (!(tmptype = field.FieldType.GetElementType()).IsValueType && tmptype != typeof(String) && tmptype.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))) ||
                            (!field.FieldType.IsArray && field.FieldType.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))
                            break;
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                        il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                        il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
                        il.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(ObjectCopy).GetMethod("CopyImpl", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static).MakeGenericMethod(field.FieldType), null);
                        il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                    }
                    else
                    {
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                        il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                        il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                        il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                    }
                }
                for (type = type.BaseType; type != null && type != typeof(object); type = type.BaseType)
                {
                    //只需要查找基类的私有成员，共有或受保护的在派生类中直接被复制过了。
                    fields = type.GetFields(BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance).ToList();
                    foreach (var field in fields)
                    {
                        if (!field.FieldType.IsValueType && field.FieldType != typeof(String))
                        {
                            //不符合条件的字段，直接忽略，避免报错。
                            if ((field.FieldType.IsArray && (field.FieldType.GetArrayRank() > 1 || (!(tmptype = field.FieldType.GetElementType()).IsValueType && tmptype != typeof(String) && tmptype.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))) ||
                                (!field.FieldType.IsArray && field.FieldType.GetConstructor(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic, null, Type.EmptyTypes, null) == null))
                                break;
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                            il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                            il.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
                            il.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(ObjectCopy).GetMethod("CopyImpl", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static).MakeGenericMethod(field.FieldType), null);
                            il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                        }
                        else
                        {
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_1);
                            il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                            il.Emit(OpCodes.Ldfld, field);
                            il.Emit(OpCodes.Stfld, field);
                        }
                    }
                }
            }
            else
            {
                Type arraytype = type.GetElementType();
                var i = il.DeclareLocal(typeof(int));
                var lb1 = il.DefineLabel();
                var lb2 = il.DefineLabel();
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
                il.Emit(OpCodes.Castclass, type);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_0);
                il.Emit(OpCodes.Ldlen);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
                il.Emit(OpCodes.Sub);
                il.Emit(OpCodes.Stloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Ldarg_2);
                il.Emit(OpCodes.Castclass, type);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc_1);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Br, lb1);
                il.MarkLabel(lb2);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc_0);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Ldelem, arraytype);
                if (!arraytype.IsValueType && arraytype != typeof(String))
                {
                    il.EmitCall(OpCodes.Call, typeof(ObjectCopy).GetMethod("CopyImpl", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static).MakeGenericMethod(arraytype), null);
                }
                il.Emit(OpCodes.Stelem, arraytype);
                il.Emit(OpCodes.Ldloc, i);
                il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);
                il.Emit(OpCodes.Sub);
                il.Emit(OpCodes.Dup);
                il.Emit(OpCodes.Stloc, i);
                il.MarkLabel(lb1);
                il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);
                il.Emit(OpCodes.Clt);
                il.Emit(OpCodes.Brfalse, lb2);
            }
            il.Emit(OpCodes.Ret);


            return (Action<object, Dictionary<Identity, object>, object>)dm.CreateDelegate(typeof(Action<object, Dictionary<Identity, object>, object>));
        }


        static T CopyImpl<T>(T source, Dictionary<Identity, object> objects) where T : class
        {
            //为空则直接返回null
            if (source == null)
                return null;


            Type type = source.GetType();
            Identity id = new Identity(source.GetHashCode(), type.TypeHandle);
            object result;
            //如果发现曾经复制过，用之前的，从而停止递归复制。
            if (!objects.TryGetValue(id, out result))
            {
                //最后查找对象的复制方法，如果不存在，创建新的。
                Func<object, Dictionary<Identity, object>, object> method;
                if (!methods1.TryGetValue(type, out method))
                {
                    method = CreateCloneMethod1(type, objects);
                    methods1.Add(type, method);
                }
                result = method(source, objects);
            }
            return (T)result;
        }




        /// <summary>
        /// 创建对象深度复制的副本
        /// </summary>
        public static T ToObjectCopy<T>(this T source) where T : class
        {
            Type type = source.GetType();
            Dictionary<Identity, object> objects = new Dictionary<Identity, object>();//存放内嵌引用类型的复制链，避免构成一个环。
            Func<object, Dictionary<Identity, object>, object> method;
            if (!methods1.TryGetValue(type, out method))
            {
                method = CreateCloneMethod1(type, objects);
                methods1.Add(type, method);
            }
            return (T)method(source, objects);
        }




        /// <summary>
        /// 将source对象的所有属性复制到target对象中，深度复制
        /// </summary>
        public static void ObjectCopyTo<T>(this T source, T target) where T : class
        {
            if (target == null)
                throw new Exception("将要复制的目标未初始化");
            Type type = source.GetType();
            if (type != target.GetType())
                throw new Exception("要复制的对象类型不同，无法复制");
            Dictionary<Identity, object> objects = new Dictionary<Identity, object>();//存放内嵌引用类型的复制链，避免构成一个环。
            objects.Add(new Identity(source.GetHashCode(), type.TypeHandle), source);
            Action<object, Dictionary<Identity, object>, object> method;
            if (!methods2.TryGetValue(type, out method))
            {
                method = CreateCloneMethod2(type, objects);
                methods2.Add(type, method);
            }
            method(source, objects, target);
        }
    }
}

 

以上是关于最高效率的对象深拷贝通用方法的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

js手写深拷贝的实现

Java中的深拷贝(深复制)和浅拷贝(浅复制)

Java中的深拷贝和浅拷贝（转载）

Java 深拷贝与浅拷贝概念与代码实现

python中的深拷贝和浅拷贝理解

写时拷贝(copy on write)