面试题：C# 特性（Attribute）在复杂框架中的设计与优化

设计思路

定义插件标记特性

创建一个自定义特性，例如 [PluginAttribute]，用于标记插件类。这个特性可以添加一些基本信息，如插件名称、描述等。

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, AllowMultiple = false, Inherited = false)]
public class PluginAttribute : Attribute
{
    public string Name { get; set; }
    public string Description { get; set; }

    public PluginAttribute(string name, string description)
    {
        Name = name;
        Description = description;
    }
}

定义功能方法标记特性

对于插件中的功能方法，创建 [PluginFunctionAttribute] 特性，标记这些方法，可能还需要添加一些方法相关的元数据，如方法的功能类别等。

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method, AllowMultiple = false, Inherited = false)]
public class PluginFunctionAttribute : Attribute
{
    public string FunctionCategory { get; set; }

    public PluginFunctionAttribute(string functionCategory)
    {
        FunctionCategory = functionCategory;
    }
}

插件发现

使用反射在指定的程序集或目录中查找标记了 [PluginAttribute] 的类。可以缓存查找结果，避免每次都进行反射查找。例如，可以在应用启动时扫描一次插件目录，并将找到的插件类型缓存起来。

private static List<Type> DiscoverPlugins(string pluginDirectory)
{
    var pluginTypes = new List<Type>();
    var dlls = Directory.GetFiles(pluginDirectory, "*.dll");
    foreach (var dll in dlls)
    {
        try
        {
            var assembly = Assembly.LoadFrom(dll);
            var types = assembly.GetTypes();
            foreach (var type in types)
            {
                if (type.IsDefined(typeof(PluginAttribute), false))
                {
                    pluginTypes.Add(type);
                }
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            // 处理加载程序集失败的异常
            Console.WriteLine($"Error loading assembly {dll}: {ex.Message}");
        }
    }
    return pluginTypes;
}

插件加载
- 一旦发现插件类型，使用 Activator.CreateInstance 来创建插件实例。同样可以考虑缓存实例，特别是对于单例模式的插件。
```
private static object LoadPlugin(Type pluginType)
{
    return Activator.CreateInstance(pluginType);
}
```

功能方法调用

对于加载的插件实例，使用反射查找标记了 [PluginFunctionAttribute] 的方法，并可以根据方法的元数据（如 FunctionCategory）进行调用。这里也可以缓存方法信息，减少反射开销。

private static void InvokePluginFunction(object pluginInstance, string functionCategory)
{
    var methods = pluginInstance.GetType().GetMethods()
       .Where(m => m.IsDefined(typeof(PluginFunctionAttribute), false)
                    && ((PluginFunctionAttribute)m.GetCustomAttribute(typeof(PluginFunctionAttribute))).FunctionCategory == functionCategory);
    foreach (var method in methods)
    {
        method.Invoke(pluginInstance, null);
    }
}

性能优化

缓存反射结果
- 如上述代码中提到的，缓存插件类型和方法信息。一旦扫描并发现插件和其功能方法，将这些信息存储在内存中，下次需要使用时直接从缓存中获取，避免重复的反射操作。
减少不必要的反射操作
- 在发现插件和调用功能方法时，尽量只进行必要的反射。例如，在发现插件时，只查找标记了特定特性的类型；在调用功能方法时，提前筛选出符合条件的方法，而不是每次都对所有方法进行反射操作。
使用动态编译
- 对于频繁调用的插件功能方法，可以考虑使用动态编译技术（如 System.Reflection.Emit 或 Roslyn）将反射操作转化为直接的方法调用，从而提高性能。不过这种方法实现较为复杂，需要权衡使用场景。
延迟加载
- 对于插件的加载，可以采用延迟加载策略。即只有在真正需要使用某个插件时才进行加载，而不是在应用启动时全部加载，这样可以减少应用启动时的性能开销。

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面试题：C# 特性（Attribute）在复杂框架中的设计与优化

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设计思路

性能优化