高效提升C#性能：表达式树的缓存与复用（详解Expression Tree缓存机制）

为什么需要缓存表达式树？

每次使用 Expression.Lambda(...).Compile() 都会生成一个新的委托（Delegate），这个过程涉及JIT编译，开销较大。如果在循环或高频调用场景中重复创建相同的表达式树，会导致严重的性能瓶颈。

通过Expression Tree性能优化中的缓存策略，我们可以避免重复编译，显著提升程序效率。

实战：实现一个简单的表达式树缓存

下面我们将使用 ConcurrentDictionary 来缓存已编译的委托。假设我们要动态获取对象的属性值：

using System;using System.Collections.Concurrent;using System.Linq.Expressions;using System.Reflection;public static class PropertyGetterCache{    // 使用 ConcurrentDictionary 线程安全地缓存委托    private static readonly ConcurrentDictionary<string, Func<object, object>> _cache         = new ConcurrentDictionary<string, Func<object, object>>();    public static Func<object, object> GetGetter(Type type, string propertyName)    {        string key = $"{type.FullName}.{propertyName}";        return _cache.GetOrAdd(key, k =>        {            // 构建表达式树：obj => ((T)obj).PropertyName            var param = Expression.Parameter(typeof(object), "obj");            var cast = Expression.Convert(param, type);            var property = Expression.Property(cast, propertyName);            var convert = Expression.Convert(property, typeof(object));            var lambda = Expression.Lambda<Func<object, object>>(convert, param);            return lambda.Compile();        });    }}

如何使用缓存？

下面是一个使用示例：

public class Person{    public string Name { get; set; }}// 使用缓存获取属性值var person = new Person { Name = "李四" };var getter = PropertyGetterCache.GetGetter(typeof(Person), "Name");var name = getter(person); // 返回 "李四"// 再次调用相同类型和属性名，直接从缓存读取，无需重新编译var getter2 = PropertyGetterCache.GetGetter(typeof(Person), "Name");Console.WriteLine(ReferenceEquals(getter, getter2)); // 输出 True

高级技巧：泛型缓存

为了进一步提升类型安全性，可以使用泛型静态类实现“每个类型一个缓存”：

public static class PropertyGetterCache<T>{    private static readonly ConcurrentDictionary<string, Func<T, object>> _cache         = new ConcurrentDictionary<string, Func<T, object>>();    public static Func<T, object> GetGetter(string propertyName)    {        return _cache.GetOrAdd(propertyName, name =>        {            var param = Expression.Parameter(typeof(T), "obj");            var property = Expression.Property(param, name);            var convert = Expression.Convert(property, typeof(object));            var lambda = Expression.Lambda<Func<T, object>>(convert, param);            return lambda.Compile();        });    }}

总结

通过合理使用 C#表达式树缓存 和 表达式树复用 技术，我们可以在保持代码灵活性的同时，大幅提升应用程序性能。这种 C#高性能编程 的实践，特别适用于数据映射、序列化、动态查询等场景。

记住：不要在高频路径上重复编译表达式树！利用缓存，让 Expression Tree性能优化 成为你开发利器。

希望这篇教程能帮助你掌握表达式树缓存的核心思想。动手试试吧，你的程序会感谢你！