基于.net standard 的动态编译实现

2018-07-19 16:46 谢中涞阅读(2436) 评论(2) 编辑收藏举报

在前文[基于.net core 微服务的另类实现]结尾处，提到了如何方便自动的生成微服务的客户端代理，使对于调用方透明，同时将枯燥的东西使用框架集成，以提高使用便捷性。在尝试了基于 Emit 中间语言后，最终决定使用生成代码片段然后动态编译的模式实现。

背景:
其一在前文中，我们通过框架实现了微服务面向使用者的透明调用，但是需要为每个服务写一个客户端代理，显得异常繁琐，其二项目中前端站点使用了传统的.Net Framework 框架，后端微服务我们使用了.Net Core 框架改造，短时间将前端站点调整成 .Net Core 框架亦不现实，为了能同时支持这两种框架。如何 .Net Standard 框架来自动创建微服务的客户端代理成为我们必须解决的问题。
问题转化
我们在回头简单看一下我们现在期望的微服务客户端代理长的样子：

通过上面分析，我们只需要将服务接口中的每个方法，判断是否有返回值，如果有返回值调用Invoke<ReturnType>方法，没有返回值调用InvokeWithoutReturn方法，然后依次将接口名，方法名以及方法的参数按顺序传入即可。各位如果是熟悉Java的同学，这个问题很容易解决，使用动态代理创建一个这样的匿名类即可，但在.net 的世界里，动态代理的实现确显得异常麻烦。
首先想到是通过中间语言 IL 的 Emit 实现，但无奈这个使用起来实在是太不友好了，几经折腾最终还是选择放弃了，后又想到其实可以通过动态生成这个代码片段，动态编译后加载到系统程序集中，应该就可以了。于是在这个方向的指引下，我们尝试着去一步步实现这个问题。
解决方案

如何生成这个代码片段？通过上面的分析，我们知道只需要将接口反射获取其中的公共方法，并将接口的每个方法签名原样复制，在根据接口方法是否有返回值分别调用RemoteServiceProxy基类中相关方法即可，不过需要特殊注意的泛型方法翻译，以下是生成这个代码片段的参考实现.

寻找出为服务接口程序集文件，并处理每个文件

private static StringBuilder CreateApiProxyCode()
{
    var path = GetBinPath();
    var dir = new DirectoryInfo(path);

    //获取项目中微服务接口文件
    var files = dir.GetFiles("XZL*.Api.dll");

    var codeStringBuilder = new StringBuilder(1024);

    //添加必要的using
    codeStringBuilder
        .AppendLine("using System;")
        .AppendLine("using System.Collections.Generic;")
        .AppendLine("using System.Text;")
        .AppendLine("using XZL.Infrastructure.ApiService;")
        .AppendLine("using XZL.Infrastructure.Defines;")
        .AppendLine("using XZL.Model;")
        .AppendLine("namespace XZL.ApiClientProxy")
        .AppendLine("{");                  //namespace begin

    //处理每个文件中的接口信息
    foreach (var file in files)
    {
        CreateApiProxyCodeFromFile(codeStringBuilder, file);
    }

    codeStringBuilder.AppendLine("}");      //namespace end

    return codeStringBuilder;
}

处理每个文件中的接口类型，并将每个程序集的依赖程序集找出来，方便后面动态编译

private static void CreateApiProxyCodeFromFile(StringBuilder fileCodeBuilder, FileInfo file)
 {
     try
     {
         Assembly apiAssembly = Assembly.Load(file.Name.Substring(0, file.Name.Length - 4));

         var types = apiAssembly
                         .GetTypes()
                         .Where(c => c.IsInterface && c.IsPublic)
                         .ToList();

         var apiSvcType = typeof(IApiService);

         bool isNeed = false;
         foreach (Type type in types)
         {
             //找出期望的接口类型
             if (!apiSvcType.IsAssignableFrom(type))
             {
                 continue;
             }

             //找出接口的所有方法
             var methods = type.GetMethods(BindingFlags.Public 
                 | BindingFlags.FlattenHierarchy 
                 | BindingFlags.Instance);

             if (!methods.Any())
             {
                 continue;
             }
             //定义代理类名,以及实现接口和继承RemoteServiceProxy
             fileCodeBuilder.AppendLine($"public class {type.FullName.Replace(".", "_")}Proxy :" +
                                 $"RemoteServiceProxy, {type.FullName}")
                            .AppendLine("{");        //class begin

             //处理每个方法
             foreach (var mth in methods)
             {
                 CreateApiProxyCodeFromMethod(fileCodeBuilder, type, mth);
             }
             fileCodeBuilder.AppendLine("}");        //class end
             isNeed = true;
         }
         if (isNeed)
         {
             var apiRefAsms = apiAssembly.GetReferencedAssemblies();
             refAssemblyList.Add(apiAssembly.GetName());
             refAssemblyList.AddRange(apiRefAsms);
         }
     }
     catch
     {
     }
 }

处理接口中的每个方法

private static void CreateApiProxyCodeFromMethod(
            StringBuilder fileCodeBuilder, 
            Type type,
            MethodInfo mth)
{
    var isMthReturn = !mth.ReturnType.Equals(typeof(void));

    fileCodeBuilder.Append("public ");

    //添加返回值
    if (isMthReturn)
    {
        fileCodeBuilder.Append(GetFriendlyTypeName(mth.ReturnType)).Append(" ");
    }
    else
    {
        fileCodeBuilder.Append(" void ");
    }

    //方法参数开始
    fileCodeBuilder.Append(mth.Name).Append("(");       

    var mthParams = mth.GetParameters();
    if (mthParams.Any())
    {
        var mthparaList = new List<string>();
        foreach (var p in mthParams)
        {
            mthparaList.Add(GetFriendlyTypeName(p.ParameterType) + " " + p.Name);
        }
        fileCodeBuilder.Append(string.Join(",", mthparaList));
    }

    //方法参数结束
    fileCodeBuilder.Append(")");

    //方法体开始
    fileCodeBuilder.AppendLine("{");   

    if (isMthReturn)
    {
        //返回值
        fileCodeBuilder.Append("return Invoke<")
                        .Append(GetFriendlyTypeName(mth.ReturnType))
                        .Append(">");
    }
    else
    {
        fileCodeBuilder.Append(" InvokeWithoutReturn");
    }

    //拼接接口名及方法名
    fileCodeBuilder.Append($"(\"{type.FullName}\",\"{mth.Name}\"");

    //方法本身参数
    if (mthParams.Any())
    {
        fileCodeBuilder.Append(",").Append(string.Join(",", mthParams.Select(t => t.Name)));
    }
    fileCodeBuilder.Append(");");

    //方法体结束
    fileCodeBuilder.AppendLine("}");               
}

获取泛型类型字符串

private static string GetFriendlyTypeName(Type type)
{
    if (!type.IsGenericType)
    {
        return type.FullName;
    }

    string friendlyName = type.Name;
    int iBacktick = friendlyName.IndexOf('`');
    if (iBacktick > 0)
    {
        friendlyName = friendlyName.Remove(iBacktick);
    }
    friendlyName += "<";
    Type[] typeParameters = type.GetGenericArguments();
    for (int i = 0; i < typeParameters.Length; ++i)
    {
        string typeParamName = GetFriendlyTypeName(typeParameters[i]);
        friendlyName += (i == 0 ? typeParamName : "," + typeParamName);
    }
    friendlyName += ">";
    return friendlyName;
}

如何添加依赖
既然是要编译源码，那么源码中的依赖必不可少，在上一步中我们已经将每个程序集的依赖一并找出，接下来我们将这些依赖全部整理出来

//缓存程序集依赖
 var references = new List<MetadataReference>();     
 var refAsmFiles = new List<string>();

 //系统依赖
 var sysRefLocation = typeof(Enumerable).GetTypeInfo().Assembly.Location;
 refAsmFiles.Add(sysRefLocation);

 //refAsmFiles原本缓存的程序集依赖
 refAsmFiles.Add(typeof(object).GetTypeInfo().Assembly.Location);
 refAsmFiles.AddRange(refAssemblyList.Select(t => Assembly.Load(t).Location).Distinct().ToList());

 //传统.NetFramework 需要添加mscorlib.dll
 var coreDir = Directory.GetParent(sysRefLocation);
 var mscorlibFile = coreDir.FullName + Path.DirectorySeparatorChar + "mscorlib.dll";
 if (File.Exists(mscorlibFile))
 {
     references.Add(MetadataReference.CreateFromFile(mscorlibFile));
 }

 var apiAsms = refAsmFiles.Select(t => MetadataReference.CreateFromFile(t)).ToList();
 references.AddRange(apiAsms);

 //当前程序集依赖
 var thisAssembly = Assembly.GetEntryAssembly();
 if (thisAssembly != null)
 {
     var referencedAssemblies = thisAssembly.GetReferencedAssemblies();
     foreach (var referencedAssembly in referencedAssemblies)
     {
         var loadedAssembly = Assembly.Load(referencedAssembly);
         references.Add(MetadataReference.CreateFromFile(loadedAssembly.Location));
     }
 }

编译
有了代码片段, 也有了编译程序集依赖, 接下来就是最重要的编译了.

//定义编译后文件名
var path = Path.Combine(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory, "Proxy");
if (!Directory.Exists(path))
{
    Directory.CreateDirectory(path);
}
var apiRemoteProxyDllFile = Path.Combine(path, 
    apiRemoteAsmName + DateTime.Now.ToString("yyyyMMddHHmmssfff") + ".dll");


var tree = SyntaxFactory.ParseSyntaxTree(codeBuilder.ToString());
var compilation = CSharpCompilation.Create(apiRemoteAsmName)
  .WithOptions(new CSharpCompilationOptions(OutputKind.DynamicallyLinkedLibrary))
  .AddReferences(references)
  .AddSyntaxTrees(tree);

//执行编译
EmitResult compilationResult = compilation.Emit(apiRemoteProxyDllFile);
if (compilationResult.Success)
{
    // Load the assembly
    apiRemoteAsm = Assembly.LoadFrom(apiRemoteProxyDllFile);
}
else
{
    foreach (Diagnostic codeIssue in compilationResult.Diagnostics)
    {
        string issue = $"ID: {codeIssue.Id}, Message: {codeIssue.GetMessage()}," +
            $" Location: { codeIssue.Location.GetLineSpan()}, " +
            $"Severity: { codeIssue.Severity}";
        AppRuntimes.Instance.Loger.Error("自动编译代码出现异常," + issue);
    }
}

结语
在经过以上处理后，虽算不上完美，但顺利的实现了我们期望的样子，在之前的GetService中，当发现属于远程服务的时候，只需要类似如下形式返回代理对象即可。同时为增加调用更加顺畅，我们将此编译的时机定在了发生在程序启动的时候，ps 当然或许还有一些其他更合适的时机.

static ConcurrentDictionary<string, Object> svcInstance = new ConcurrentDictionary<string, object>();
var typeName = "XZL.ApiClientProxy." + typeof(TService).FullName.Replace(".", "_") + "Proxy";


object obj = null;
if (svcInstance.TryGetValue(typeName, out obj) && obj != null)
{
    return (TService)obj;
}
try
{
    obj = (TService)apiRemoteAsm.CreateInstance(typeName);
    svcInstance.TryAdd(typeName, obj);
}
catch
{
    throw new ICVIPException($"未找到 {typeof(TService).FullName} 的有效代理");
}

return (TService)obj;

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