一. DescriptionAttribute的普通使用方式
1.1 使用示例
DescriptionAttribute特性可以用到很多地方，比较常见的就是枚举，通过获取枚举上定义的描述信息在UI上显示，一个简单的枚举定义：
public enum EnumGender
{
None,
[System.ComponentModel.Description("男")]
Male,
[System.ComponentModel.Description("女")]
Female,
Other,
}
本文不讨论DescriptionAttribute的其他应用场景，也不关注多语言的实现，只单纯的研究下获取枚举描述信息的方法。
一般比较常见的获取枚举描述信息的方法如下，可以在园子里搜索类似的代码非常多。
public static string GetDescriptionOriginal(this Enum @this)
{
var name = @this.ToString();
var field = @this.GetType().GetField(name);
if (field == null) return name;
var att = System.Attribute.GetCustomAttribute(field, typeof(DescriptionAttribute), false);
return att == null ? field.Name : ((DescriptionAttribute)att).Description;
}
简单测试下：
Console.WriteLine(EnumGender.Female.GetDescriptionOriginal());
Console.WriteLine(EnumGender.Male.GetDescriptionOriginal());
Console.WriteLine(EnumGender.Other.GetDescriptionOriginal());
//输出结果：
女
男
Other
1.2 上面的实现代码的问题
首先要理解特性是什么？
特性：
Attribute特性就是关联了一个目标对象的一段配置信息，存储在dll内的元数据。它本身没什么意义，可以通过反射来获取配置的特性信息。
因此主要问题其实就是反射造成的严重性能问题：
1.每次调用都会使用反射，效率慢！
2.每次调用反射都会生成新的DescriptionAttribute对象，哪怕是同一个枚举值。造成内存、GC的极大浪费！
3.好像不支持位域组合对象！
4.这个地方的方法参数是Enum，Enum是枚举的基类，他是一个引用类型，而枚举是值类型，该方法会造成装箱，不过这个问题好像是不可避免的。
性能到底有多差呢？代码来实测一下：
[Test]
public void GetDescriptionOriginal_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionOriginal();
}
});
});
} //输出结果： TimeSpan:,.0000ms //共消耗了将近80秒
MemoryUsed:-,.7970KB
CollectionCount():,990.00 //0代GC回收了7千多次，因为创建了大量的DescriptionAttribute对象
其中this.GetTestEnums();方法使用获取一个枚举值集合，用于测试的，集合大小80，执行100w次，相当于执行了8000w次GetDescriptionOriginal方法。
TestHelper.InvokeAndWriteAll方法是用来计算执行前后的时间、内存消耗、0代GC回收次数的，文末附录中给出了代码，由于内存回收的原因，内存消耗计算其实不准确的，不过可以参考第三个指标0代GC回收次数。
二. 改进的DescriptionAttribute方法
知道了问题原因，解决就好办了，基本思路就是把获取到的文本值缓存起来，一个枚举值只反射一次，这样性能问题就解决了。
2.1 使用字典缓存+锁
因为使用静态变量字典来缓存值，就涉及到线程安全，需要使用锁（做了双重检测），具体方法：
private static Dictionary<Enum, string> _LockDictionary = new Dictionary<Enum, string>();
public static string GetDescriptionByDictionaryWithLocak(this Enum @this)
{
if (_LockDictionary.ContainsKey(@this)) return _LockDictionary[@this];
Monitor.Enter(_obj);
if (!_LockDictionary.ContainsKey(@this))
{
var value = @this.GetDescriptionOriginal();
_LockDictionary.Add(@this, value);
}
Monitor.Exit(_obj);
return _LockDictionary[@this];
}
来测试一下，测试数据、次数和1.2的GetDescriptionOriginal_Test相同，效率有很大的提升，只有一次内存回收。
[Test]
public void GetDescriptionByDictionaryWithLocak_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionByDictionaryWithLocak();
}
});
});
} //测试结果： TimeSpan:,.0000ms
MemoryUsed:.2422KB
CollectionCount():1.00
2.2 使用字典缓存+异常（不走寻常路的方式）
还是先看看实现方法吧！
private static Dictionary<Enum, string> _ExceptionDictionary = new Dictionary<Enum, string>();
public static string GetDescriptionByDictionaryWithException(this Enum @this)
{
try
{
return _ExceptionDictionary[@this];
}
catch (KeyNotFoundException)
{
Monitor.Enter(_obj);
if (!_ExceptionDictionary.ContainsKey(@this))
{
var value = @this.GetDescriptionOriginal();
_ExceptionDictionary.Add(@this, value);
}
Monitor.Exit(_obj);
return _ExceptionDictionary[@this];
}
}
假设我们的使用场景是这样的：项目定义的枚举并不多，但是用其描述值很频繁，比如定义了一个用户性别枚举，用的地方很多，使用频率很高。
上面GetDescriptionByDictionaryWithLocak的方法中，第一句代码“if (_LockDictionary.ContainsKey(@this)) ”就是验证是否包含枚举值。在2.1的测试中执行了8000w次，其中只有80次（总共只有80个枚举值用于测试）需要这句代码“if (_LockDictionary.ContainsKey(@this)) ”，其余的直接取值就可了。基于这样的考虑，就有了上面的方法GetDescriptionByDictionaryWithException。
来测试一下，看看效果吧！
[Test]
public void GetDescriptionByDictionaryWithException_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionByDictionaryWithException();
}
});
});
} //测试结果： TimeSpan:,.0000ms
MemoryUsed:.9453KB
CollectionCount():1.00
测试结果来看，基本上差不多，在时间上略微快乐一点点，1,208.0000ms：1,860.0000ms，执行8000w次快600毫秒，好像差别也不大啊，这是为什么呢？
这个其实就是Dictionary的问题了，Dictionary内部使用散列算法计算存储地址，其查找的时间复杂度为o（1），他的查找效果是非常快的，而本方法中利用了异常处理，异常捕获本身是有一定性能影响的。
2.3 推荐简单方案：ConcurrentDictionary
ConcurrentDictionary是一个线程安全的字典类，代码：
private static ConcurrentDictionary<Enum, string> _ConcurrentDictionary = new ConcurrentDictionary<Enum, string>();
public static string GetDescriptionByConcurrentDictionary(this Enum @this)
{
return _ConcurrentDictionary.GetOrAdd(@this, (key) =>
{
var type = key.GetType();
var field = type.GetField(key.ToString());
return field == null ? key.ToString() : GetDescription(field);
});
}
测试代码及测试结果：
[Test]
public void GetDescriptionByConcurrentDictionary_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionByConcurrentDictionary();
}
});
});
} //测试结果： TimeSpan:,.0000ms
MemoryUsed:.0859KB
CollectionCount():1.00
2.4 正式的代码
综上所述，解决了性能问题、位域枚举问题的正式的代码：
/// <summary>
/// 获取枚举的描述信息(Descripion)。
/// 支持位域，如果是位域组合值，多个按分隔符组合。
/// </summary>
public static string GetDescription(this Enum @this)
{
return _ConcurrentDictionary.GetOrAdd(@this, (key) =>
{
var type = key.GetType();
var field = type.GetField(key.ToString());
//如果field为null则应该是组合位域值，
return field == null ? key.GetDescriptions() : GetDescription(field);
});
} /// <summary>
/// 获取位域枚举的描述，多个按分隔符组合
/// </summary>
public static string GetDescriptions(this Enum @this, string separator = ",")
{
var names = @this.ToString().Split(',');
string[] res = new string[names.Length];
var type = @this.GetType();
for (int i = ; i < names.Length; i++)
{
var field = type.GetField(names[i].Trim());
if (field == null) continue;
res[i] = GetDescription(field);
}
return string.Join(separator, res);
} private static string GetDescription(FieldInfo field)
{
var att = System.Attribute.GetCustomAttribute(field, typeof(DescriptionAttribute), false);
return att == null ? field.Name : ((DescriptionAttribute)att).Description;
}
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个人能力有限，本文内容仅供学习、探讨，欢迎指正、交流。
附录：
1.EnumExtension.cs代码：
public static class EnumExtension
{
/// <summary>
/// 获取枚举的描述信息(Descripion)。
/// 支持位域，如果是位域组合值，多个按分隔符组合。
/// </summary>
public static string GetDescription(this Enum @this)
{
return _ConcurrentDictionary.GetOrAdd(@this, (key) =>
{
var type = key.GetType();
var field = type.GetField(key.ToString());
//如果field为null则应该是组合位域值，
return field == null ? key.GetDescriptions() : GetDescription(field);
});
} /// <summary>
/// 获取位域枚举的描述，多个按分隔符组合
/// </summary>
public static string GetDescriptions(this Enum @this, string separator = ",")
{
var names = @this.ToString().Split(',');
string[] res = new string[names.Length];
var type = @this.GetType();
for (int i = ; i < names.Length; i++)
{
var field = type.GetField(names[i].Trim());
if (field == null) continue;
res[i] = GetDescription(field);
}
return string.Join(separator, res);
} private static string GetDescription(FieldInfo field)
{
var att = System.Attribute.GetCustomAttribute(field, typeof(DescriptionAttribute), false);
return att == null ? field.Name : ((DescriptionAttribute)att).Description;
} /****************** test methods ******************/ public static string GetDescriptionOriginal(this Enum @this)
{
var name = @this.ToString();
var field = @this.GetType().GetField(name);
if (field == null) return name;
var att = System.Attribute.GetCustomAttribute(field, typeof(DescriptionAttribute), false);
return att == null ? field.Name : ((DescriptionAttribute)att).Description;
} private static Dictionary<Enum, string> _LockDictionary = new Dictionary<Enum, string>();
public static string GetDescriptionByDictionaryWithLocak(this Enum @this)
{
if (_LockDictionary.ContainsKey(@this)) return _LockDictionary[@this];
Monitor.Enter(_obj);
if (!_LockDictionary.ContainsKey(@this))
{
var value = @this.GetDescriptionOriginal();
_LockDictionary.Add(@this, value);
}
Monitor.Exit(_obj);
return _LockDictionary[@this];
} private static Dictionary<Enum, string> _ExceptionDictionary = new Dictionary<Enum, string>();
public static string GetDescriptionByDictionaryWithException(this Enum @this)
{
try
{
return _ExceptionDictionary[@this];
}
catch (KeyNotFoundException)
{
Monitor.Enter(_obj);
if (!_ExceptionDictionary.ContainsKey(@this))
{
var value = @this.GetDescriptionOriginal();
_ExceptionDictionary.Add(@this, value);
}
Monitor.Exit(_obj);
return _ExceptionDictionary[@this];
}
} public static object _obj = new object();
private static ConcurrentDictionary<Enum, string> _ConcurrentDictionary = new ConcurrentDictionary<Enum, string>();
public static string GetDescriptionByConcurrentDictionary(this Enum @this)
{
return _ConcurrentDictionary.GetOrAdd(@this, (key) =>
{
var type = key.GetType();
var field = type.GetField(key.ToString());
return field == null ? key.ToString() : GetDescription(field);
});
}
}
2.测试类EnumTest.cs代码：
[TestFixture]
public class EnumTest
{
[Test]
public void SimpleTest()
{
Console.WriteLine(EnumGender.Female.GetDescriptionOriginal());
Console.WriteLine(EnumGender.Male.GetDescriptionOriginal());
Console.WriteLine(EnumGender.Other.GetDescriptionOriginal()); var t1 = EnumGender.Male | EnumGender.Female;
Console.WriteLine((t1 & EnumGender.Male) == EnumGender.Male);
Console.WriteLine(t1 & ~EnumGender.Male);
Console.WriteLine(Enum.IsDefined(typeof(EnumGender), ));
} [Test]
public void GetDescriptionOriginal_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionOriginal();
}
});
});
} [Test]
public void GetDescriptionByDictionaryWithLocak_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionByDictionaryWithLocak();
}
});
});
} [Test]
public void GetDescriptionByDictionaryWithException_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionByDictionaryWithException();
}
});
});
} [Test]
public void GetDescriptionByConcurrentDictionary_Test()
{
var enums = this.GetTestEnums();
Console.WriteLine(enums.Count);
TestHelper.InvokeAndWriteAll(() =>
{
System.Threading.Tasks.Parallel.For(, , (i, obj) =>
{
foreach (var item in enums)
{
var a = item.GetDescriptionByConcurrentDictionary();
}
});
});
} private List<Enum> GetTestEnums()
{
List<Enum> res = new List<Enum>();
res.Add(EnumMutliFTest.T1);
res.Add(EnumMutliFTest.T2);
res.Add(EnumMutliFTest.T3);
res.Add(EnumMutliFTest.T4);
res.Add(EnumMutliFTest.T5);
res.Add(EnumMutliFTest.T6);
res.Add(EnumMutliFTest.T7);
res.Add(EnumMutliFTest.T8);
res.Add(EnumMutliFTest.T9);
res.Add(EnumMutliFTest.T10);
res.Add(EnumMutliFTest.T11);
res.Add(EnumMutliFTest.T12);
res.Add(EnumMutliFTest.T13);
res.Add(EnumMutliFTest.T14);
res.Add(EnumMutliFTest.T15);
res.Add(EnumMutliFTest.T16);
res.Add(EnumMutliFTest.T17);
res.Add(EnumMutliFTest.T18);
res.Add(EnumMutliFTest.T19);
res.Add(EnumMutliFTest.T20);
res.Add(EnumMutliFTest.T21);
res.Add(EnumMutliFTest.T22);
res.Add(EnumMutliFTest.T23);
res.Add(EnumMutliFTest.T24);
res.Add(EnumMutliFTest.T25);
res.Add(EnumMutliFTest.T26);
res.Add(EnumMutliFTest.T27);
res.Add(EnumMutliFTest.T28);
res.Add(EnumMutliFTest.T29);
res.Add(EnumMutliFTest.T30);
res.Add(EnumMutliFTest.T31);
res.Add(EnumMutliFTest.T32);
res.Add(EnumMutliFTest.T33);
res.Add(EnumMutliFTest.T34);
res.Add(EnumMutliFTest.T35);
res.Add(EnumMutliFTest.T36);
res.Add(EnumMutliFTest.T37);
res.Add(EnumMutliFTest.T38);
res.Add(EnumMutliFTest.T3);
res.Add(EnumMutliFTest.T18); res.Add(EnumMutliFTest2.T21);
res.Add(EnumMutliFTest2.T22);
res.Add(EnumMutliFTest2.T23);
res.Add(EnumMutliFTest2.T24);
res.Add(EnumMutliFTest2.T25);
res.Add(EnumMutliFTest2.T26);
res.Add(EnumMutliFTest2.T27);
res.Add(EnumMutliFTest2.T28);
res.Add(EnumMutliFTest2.T29);
res.Add(EnumMutliFTest2.T210);
res.Add(EnumMutliFTest2.T211);
res.Add(EnumMutliFTest2.T212);
res.Add(EnumMutliFTest2.T213);
res.Add(EnumMutliFTest2.T214);
res.Add(EnumMutliFTest2.T215);
res.Add(EnumMutliFTest2.T216);
res.Add(EnumMutliFTest2.T217);
res.Add(EnumMutliFTest2.T218);
res.Add(EnumMutliFTest2.T219);
res.Add(EnumMutliFTest2.T220);
res.Add(EnumMutliFTest2.T221);
res.Add(EnumMutliFTest2.T222);
res.Add(EnumMutliFTest2.T223);
res.Add(EnumMutliFTest2.T224);
res.Add(EnumMutliFTest2.T225);
res.Add(EnumMutliFTest2.T226);
res.Add(EnumMutliFTest2.T227);
res.Add(EnumMutliFTest2.T228);
res.Add(EnumMutliFTest2.T229);
res.Add(EnumMutliFTest2.T230);
res.Add(EnumMutliFTest2.T231);
res.Add(EnumMutliFTest2.T232);
res.Add(EnumMutliFTest2.T233);
res.Add(EnumMutliFTest2.T234);
res.Add(EnumMutliFTest2.T235);
res.Add(EnumMutliFTest2.T236);
res.Add(EnumMutliFTest2.T237);
res.Add(EnumMutliFTest2.T238);
res.Add(EnumMutliFTest2.T23);
res.Add(EnumMutliFTest2.T218); return res;
} public enum EnumMutliFTest
{
[System.ComponentModel.Description("DT1")]
T1,
[System.ComponentModel.Description("DT2")]
T2,
[System.ComponentModel.Description("DT3")]
T3,
[System.ComponentModel.Description("DT4")]
T4,
[System.ComponentModel.Description("DT5")]
T5,
[System.ComponentModel.Description("DT6")]
T6,
[System.ComponentModel.Description("DT7")]
T7,
[System.ComponentModel.Description("DT8")]
T8,
[System.ComponentModel.Description("DT9")]
T9,
[System.ComponentModel.Description("DT10")]
T10,
[System.ComponentModel.Description("DT11")]
T11,
[System.ComponentModel.Description("DT12")]
T12,
[System.ComponentModel.Description("DT13")]
T13,
[System.ComponentModel.Description("DT14")]
T14,
[System.ComponentModel.Description("DT15")]
T15,
[System.ComponentModel.Description("DT16")]
T16,
[System.ComponentModel.Description("DT17")]
T17,
[System.ComponentModel.Description("DT18")]
T18,
[System.ComponentModel.Description("DT19")]
T19,
[System.ComponentModel.Description("DT20")]
T20,
[System.ComponentModel.Description("DT21")]
T21,
[System.ComponentModel.Description("DT22")]
T22,
[System.ComponentModel.Description("DT23")]
T23,
[System.ComponentModel.Description("DT24")]
T24,
[System.ComponentModel.Description("DT25")]
T25,
[System.ComponentModel.Description("DT26")]
T26,
[System.ComponentModel.Description("DT27")]
T27,
[System.ComponentModel.Description("DT28")]
T28,
[System.ComponentModel.Description("DT29")]
T29,
[System.ComponentModel.Description("DT30")]
T30,
[System.ComponentModel.Description("DT31")]
T31,
[System.ComponentModel.Description("DT32")]
T32,
[System.ComponentModel.Description("DT33")]
T33,
[System.ComponentModel.Description("DT34")]
T34,
[System.ComponentModel.Description("DT35")]
T35,
[System.ComponentModel.Description("DT36")]
T36,
[System.ComponentModel.Description("DT37")]
T37,
[System.ComponentModel.Description("DT38")]
T38,
} public enum EnumMutliFTest2
{
[System.ComponentModel.Description("DT21")]
T21,
[System.ComponentModel.Description("DT22")]
T22,
[System.ComponentModel.Description("DT23")]
T23,
[System.ComponentModel.Description("DT24")]
T24,
[System.ComponentModel.Description("DT25")]
T25,
[System.ComponentModel.Description("DT26")]
T26,
[System.ComponentModel.Description("DT27")]
T27,
[System.ComponentModel.Description("DT28")]
T28,
[System.ComponentModel.Description("DT29")]
T29,
[System.ComponentModel.Description("DT210")]
T210,
[System.ComponentModel.Description("DT211")]
T211,
[System.ComponentModel.Description("DT212")]
T212,
[System.ComponentModel.Description("DT213")]
T213,
[System.ComponentModel.Description("DT214")]
T214,
[System.ComponentModel.Description("DT215")]
T215,
[System.ComponentModel.Description("DT216")]
T216,
[System.ComponentModel.Description("DT217")]
T217,
[System.ComponentModel.Description("DT218")]
T218,
[System.ComponentModel.Description("DT219")]
T219,
[System.ComponentModel.Description("DT220")]
T220,
[System.ComponentModel.Description("DT221")]
T221,
[System.ComponentModel.Description("DT222")]
T222,
[System.ComponentModel.Description("DT223")]
T223,
[System.ComponentModel.Description("DT224")]
T224,
[System.ComponentModel.Description("DT225")]
T225,
[System.ComponentModel.Description("DT226")]
T226,
[System.ComponentModel.Description("DT227")]
T227,
[System.ComponentModel.Description("DT228")]
T228,
[System.ComponentModel.Description("DT229")]
T229,
[System.ComponentModel.Description("DT230")]
T230,
[System.ComponentModel.Description("DT231")]
T231,
[System.ComponentModel.Description("DT232")]
T232,
[System.ComponentModel.Description("DT233")]
T233,
[System.ComponentModel.Description("DT234")]
T234,
[System.ComponentModel.Description("DT235")]
T235,
[System.ComponentModel.Description("DT236")]
T236,
[System.ComponentModel.Description("DT237")]
T237,
[System.ComponentModel.Description("DT238")]
T238,
} //['dʒendə]
[Flags]
public enum EnumGender
{
None,
[System.ComponentModel.Description("男")]
Male,
[System.ComponentModel.Description("女")]
Female,
Other,
}
}
3.辅助测试类TestHelper.cs
public static class TestHelper
{
/// <summary>
/// 执行一个方法并返回执行时间间隔
/// </summary>
public static TimeSpan InvokeAndGetTimeSpan(Action call)
{
Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
call();
sw.Stop();
return sw.Elapsed;
} /// <summary>
/// 执行一个方法并Console输出实际执行间隔（豪秒）
/// </summary>
[Conditional("DEBUG")]
public static void InvokeAndWriteTimeSpan(Action call)
{
Console.WriteLine("TimeSpan:{0:N4}ms", InvokeAndGetTimeSpan(call).TotalMilliseconds);
} /// <summary>
/// 执行一个方法并返回托管内存使用大小(可能内存回收会导致不准确)
/// </summary>
public static long InvokeAndGetMemoryUsed(Action call)
{
var start = GC.GetTotalMemory(false);
call();
return GC.GetTotalMemory(false) - start;
} /// <summary>
/// 执行一个方法并Console输出托管内存使用大小(字节)
/// </summary>
[Conditional("DEBUG")]
public static void InvokeAndWriteMemoryUsed(Action call)
{
Console.WriteLine("MemoryUsed:{0:N4}KB", InvokeAndGetMemoryUsed(call) / 1024F);
} /// <summary>
/// 执行一个方法并Console输出：实际执行间隔（豪秒）;托管内存使用大小(可能内存回收会导致不准确)
/// </summary>
[Conditional("DEBUG")]
public static void InvokeAndWriteAll(Action call)
{
Stopwatch sw = new Stopwatch();
sw.Start();
var start = GC.GetTotalMemory(false);
call();
var end = GC.GetTotalMemory(false);
sw.Stop();
Console.WriteLine("TimeSpan:{0:N4}ms", sw.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("MemoryUsed:{0:N4}KB", (end - start) / 1024F);
Console.WriteLine("CollectionCount(0):{0:N}", GC.CollectionCount());
}
}
