跟着AI学习C# Day20

Day 20：反射与特性（Reflection & Attributes）

✅ 学习目标：

• 理解什么是 反射（Reflection） 及其作用；
• 掌握如何使用反射动态获取类型信息、创建对象和调用方法；
• 理解 特性（Attributes） 是什么及其用途；
• 学会定义和使用自定义特性；
• 能够结合反射与特性实现插件系统、序列化器或自动注册功能；
• 编写一个使用反射加载程序集并执行方法的示例。

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一、什么是反射（Reflection）？

反射（Reflection） 是 .NET 提供的一种机制，允许你在运行时动态地分析、检查和操作程序集中的类型（如类、接口、方法、属性等）。

常见用途：

场景	示例
自动测试工具	使用反射查找所有测试类和方法
序列化/反序列化	动态读取对象属性进行 JSON 映射
插件系统	动态加载 DLL 并调用其中的方法
依赖注入容器	根据类型自动解析构造函数参数

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二、反射常用功能

获取类型信息

Type type = typeof(string);
Console.WriteLine("类型名称：" + type.FullName);

获取对象的运行时类型

object obj = "Hello";
Type runtimeType = obj.GetType();

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创建对象实例

Type type = typeof(string);
object instance = Activator.CreateInstance(type);

注意：对于有参数的构造函数，需要传递参数数组。

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获取和调用方法

MethodInfo method = type.GetMethod("MethodName", new[] { typeof(int) });
method.Invoke(instance, new object[] { 42 });

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获取属性和字段

PropertyInfo prop = type.GetProperty("Name");
prop.SetValue(instance, "张三");

object value = prop.GetValue(instance);

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⚙️ 三、反射性能优化建议

反射虽然强大，但性能较低。以下是一些优化方式：

方法	说明
Expression Trees	构建委托缓存以提高重复调用性能
Delegate.CreateDelegate	将 MethodInfo 转换为委托
缓存反射结果	避免重复调用 GetMethod / GetProperty

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四、什么是特性（Attribute）？

特性（Attribute） 是一种元数据机制，用于向代码元素（如类、方法、属性）附加额外的信息。

这些信息可以在编译时或运行时通过反射读取。

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五、内置特性示例

特性	说明
[Obsolete]	标记某个方法已过时
[Serializable]	表示该类可被序列化
[DllImport]	用于调用非托管 DLL 函数
[Conditional]	控制方法是否在特定条件下编译

示例：

[Obsolete("请使用 NewMethod 替代")]
public void OldMethod()
{
    // ...
}

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六、自定义特性（Custom Attribute）

你可以定义自己的特性类，继承 Attribute：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Class)]
public class AuthorAttribute : Attribute
{
    public string Name { get; }

    public AuthorAttribute(string name)
    {
        Name = name;
    }
}

然后应用到类或方法上：

[Author("李四")]
public class MyService
{
    [Author("王五")]
    public void DoWork()
    {
        // ...
    }
}

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七、通过反射读取特性

Type type = typeof(MyService);

// 获取类上的特性
foreach (var attr in type.GetCustomAttributes(false))
{
    if (attr is AuthorAttribute author)
    {
        Console.WriteLine($"类作者：{author.Name}");
    }
}

// 获取方法上的特性
MethodInfo method = type.GetMethod("DoWork");
foreach (var attr in method.GetCustomAttributes(true))
{
    if (attr is AuthorAttribute author)
    {
        Console.WriteLine($"方法作者：{author.Name}");
    }
}

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实战练习：构建一个基于特性和反射的插件系统

功能要求：

• 定义一个插件接口；
• 使用特性标记插件类；
• 使用反射扫描程序集，找到所有插件类；
• 动态创建实例并调用方法。

示例代码结构：

public interface IPlugin
{
    void Execute();
}

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]
public class PluginAttribute : Attribute { }

[Plugin]
public class HelloPlugin : IPlugin
{
    public void Execute()
    {
        Console.WriteLine("你好，插件！");
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        foreach (var type in Assembly.GetExecutingAssembly().GetTypes())
        {
            if (type.GetCustomAttributes(typeof(PluginAttribute), false).Length > 0 &&
                typeof(IPlugin).IsAssignableFrom(type))
            {
                var plugin = (IPlugin)Activator.CreateInstance(type);
                plugin.Execute();
            }
        }
    }
}

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小结

今天你学会了：

• 什么是 反射（Reflection），它在运行时的作用；
• 如何使用反射动态获取类型信息、创建实例、调用方法；
• 了解了 特性（Attribute） 的概念和用途；
• 学会定义和使用自定义特性；
• 掌握了如何结合反射与特性实现插件系统、自动注册等功能；
• 编写了一个完整的基于反射与特性的插件系统示例。

反射与特性是 C# 中非常强大的两个机制，它们广泛应用于框架开发、自动化测试、ORM 工具、DI 容器等领域。

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下一步学习方向（Day 21）

明天我们将进入一个新的主题 —— 动态类型与动态语言运行时（Dynamic Types & DLR），你将学会如何使用 dynamic 类型简化反射操作，并理解它背后的原理。