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NET插件系统之四——提升系统搜索插件和启动速度的思考

發布時間：2025/5/22 windows 21 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 NET插件系统之四——提升系统搜索插件和启动速度的思考小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一. 面臨的問題

　　開發插件系統的主要優勢是擴展性，我們不需要為系統模塊的集成再多費腦筋，但這也帶來了額外的問題。通常，系統需要在每次啟動時搜索固定目錄下的符合要求的插件。但是，當系統變得越來越龐大，所引用的dll文件越來越多時，就會出現很嚴重的問題：開啟時間慢，性能差，用戶體驗降低，尤其是在調試程序時，會浪費大量寶貴的時間。

　　我確確實實的面臨了這樣的問題，有興趣的讀者可以看看我的插件系列文章的前幾篇，這兩天痛定思痛，決心提升系統搜索插件的性能。

　　我們先看一段普通的搜索插件的代碼：

1 public void GetAllPluginInPath(string Path, string InterFaceName) 2 { 3 var DllFileName = from file in Directory.GetFileSystemEntries(Path) 4 where file.Contains(".dll") 5 select file; 6 7 8 9 //string[] DllFileName = Directory.GetFileSystemEntries(Path); 10 Type[] types; 11 foreach (string file in DllFileName) 12 { 13 14 if (System.IO.Path.GetExtension(file) == ".dll") 15 { 16 Assembly assembly; 17 18 try 19 { 20 assembly = Assembly.LoadFrom(file); 21 } 22 catch 23 { 24 continue; 25 } 26 27 try 28 { 29 types = assembly.GetTypes(); 30 } 31 catch (Exception ex) 32 { 33 continue; 34 } 35 36 foreach (Type type in types) 37 { 38 if (type.GetInterface(InterFaceName) != null && !type.IsAbstract) 39 { 40 object thisObject = Activator.CreateInstance(type); 41 42 43 IXPlugin rc1 = thisObject as IXPlugin; 44 45 46 //如果要在啟動時被加載 47 if (rc1 != null && rc1.isStartLoaded) 48 { 49 AddPlugin(rc1); 50 } 51 } 52 } 53 } 54 } 55 }

　造成啟動慢的主要原因有：

　　1. 目錄下包含大量dll文件（這是因為項目引用了大量第三方庫），它們并不包含我們開發的組件，卻白白浪費大量搜索時間。有些dll文件不是托管dll，在獲取程序集時還會拋出異常，直接捕獲后，也會造成時間損失。

　　2. 上述代碼僅搜索了滿足一種接口規范的插件，（見函數的參數InterFaceName）。如果不止一種插件類型，那么可能要做很多次這樣的查找，對性能的影響更大。

????? 3. 為了獲取插件的一些信息（比如是否要在啟動時加載），不得不實例化其對象獲取字段，這種性能損失也是不能承受的。

二. 解決途徑

???? 找到問題，我們對癥下藥：

　　1.成熟的軟件系統采用了插件樹的機制，將插件存儲為樹結構，包含父子關系，這樣能盡可能的提升搜索和加載性能，同時方便管理，比如Ecilpse。但是，這種復雜的插件管理機制可能不適用于我們開發的輕量級系統，因此我們僅僅考慮扁平化的插件結構。

　　2. 雖然插件的數量是經常變化的，但通常加載的dll文件種類很少變化。我們可以考慮把實際包含所需插件的dll文件名列表存儲起來，從而在搜索時僅搜索這些固定的dll文件，提升性能。

　　3. 插件的種類可能多種多樣，所以我們希望能一次性獲得全部類型的插件。

　　4. 采用.NET4.0的并行庫機制實現插件的并行搜索。

三.?插件結構表述

　　該部分已經在我的插件系列文章的.NET插件系統之二——不實例化獲取插件信息和可視化方法?中進行了描述，主要是標記接口名稱的InterfaceAttribute 和標記實現接口的插件的XFrmWorkAttribute，你需要在插件接口和插件實現的類上添加這兩類標識，此處不再贅述。

　　我們定義兩個數據結構存儲插件名稱和插件信息：

????

/// <summary>/// 為了便于序列化而簡化的插件接口數據類型，是簡化的InterfaceAttribute/// </summary> [Serializable]public class PluginNameLite{public string myName { get; set; }public SearchStrategy mySearchStrategy { get; set; }public string detailInfo { get; set; }public PluginNameLite(){}public PluginNameLite(InterfaceAttribute attr){myName = attr.myName;mySearchStrategy = attr.mySearchStrategy;detailInfo = attr.DetailInfo;}}/// <summary>/// 插件集合/// </summary>public class PluginCollection : ObservableCollection<XFrmWorkAttribute>{public PluginCollection(): base(){}/// <summary>/// 可以被序列化的簡化插件字典，僅包含插件接口名稱和搜索策略/// </summary>static List<PluginNameLite> myPluginNameList = new List<PluginNameLite>();/// <summary>/// 插件字典/// </summary>static Dictionary<Type, PluginCollection> mPluginDictionary = new Dictionary<Type, PluginCollection>();

四. 插件搜索的方法

　　我們將插件搜索的步驟分為兩步：

　　1. 搜索所有接口契約（即搜索所有的接口）

/// <summary>/// 獲取所有的插件接口契約名稱/// </summary>/// <param name="Path"></param>/// <param name="InterFaceName"></param>public static void GetAllPluginName(string folderLocation, bool isRecursiveDirectory){List<PluginNameLite> mPluginNameList = new List<PluginNameLite>(); //緩存所有插件名稱if (!isRecursiveDirectory) {try //如果不執行遞歸搜索，則查看在目錄下是否有保存了插件名稱的文件，若有，直接反序列化之，不執行插件名稱搜索 { mPluginNameList = CustomSerializer.Deserialize<List<PluginNameLite>>(folderLocation + "\\PluginLog.xml"); myPluginNameList.AddRange(mPluginNameList);return;}catch (Exception ex){}}var DllFile = from file in Directory.GetFileSystemEntries(folderLocation) //若無緩存文件，獲取目錄下全部的dll文件執行搜索where file.Contains(".dll")select file;Parallel.ForEach(DllFile, //并行化處理file =>{Type[] types;Assembly assembly;try{assembly = Assembly.LoadFrom(file);}catch{return;}try{types = assembly.GetTypes();}catch{return;}foreach (Type type in types){if (type.IsInterface == false)continue;// Iterate through all the Attributes for each method.foreach (Attribute attr intype.GetCustomAttributes(typeof(InterfaceAttribute), false)){mPluginNameList.Add(new PluginNameLite(attr as InterfaceAttribute));}}});if (isRecursiveDirectory) ////執行遞歸搜索 {foreach (var dir in Directory.GetDirectories(folderLocation)){GetAllPluginName(dir, isRecursiveDirectory);}}else //保存當前目錄下的插件名稱 {CustomSerializer.Serialize(mPluginNameList, folderLocation + "\\PluginLog.xml");myPluginNameList.AddRange(mPluginNameList);}}

??? 流程圖如下：

　　2. 搜索所有實現接口契約的插件

?　?直接用代碼說話

/// <summary>/// 獲取所有插件/// </summary>/// <param name="folderLocation"></param>/// <param name="isRecursiveDirectory">是否進行目錄遞歸搜索</param>public static void GetAllPlugins(string folderLocation, bool isRecursiveDirectory){bool isSaved = false; //是否已經保存了包含插件的dll文件列表List<string> mPluginFileList = new List<string>(); //包含插件的dll文件列表List<string> allDllFileList = new List<string>(); //所有dll文件列表if (!isRecursiveDirectory){try{mPluginFileList = CustomSerializer.Deserialize<List<string>>(folderLocation + "\\PluginFileLog.xml");isSaved = true;}catch (Exception ex){allDllFileList = (from file in Directory.GetFileSystemEntries(folderLocation)where file.Contains(".dll")select file).ToList();}}else{allDllFileList = (from file in Directory.GetFileSystemEntries(folderLocation)where file.Contains(".dll")select file).ToList(); ;}Type[] types;IEnumerable<string> dllPluginFils; //最終要進行處理的的dll文件if (mPluginFileList.Count == 0) //如果不存在插件文件目錄，則獲取該目錄下所有dll文件dllPluginFils = allDllFileList;elsedllPluginFils = from file in mPluginFileListselect folderLocation + file; //否則將插件文件名稱拼接為完整的文件路徑 Parallel.ForEach(dllPluginFils,file =>{Assembly assembly;try{assembly = Assembly.LoadFrom(file);}catch{return;}try{types = assembly.GetTypes();}catch{return;}foreach (Type type in types){if (type.IsInterface == true)continue;Type interfaceType = null;string interfaceName = null;foreach (var interfacename in myPluginNameList) //對該Type，依次查看是否實現了插件名稱列表中的接口 {interfaceType = type.GetInterface(interfacename.myName);if (interfaceType != null){interfaceName = interfacename.myName;// Iterate through all the Attributes for each method.foreach (Attribute attr intype.GetCustomAttributes(typeof(XFrmWorkAttribute), false)) //獲取該插件的XFrmWorkAttribute標識 {XFrmWorkAttribute attr2 = attr as XFrmWorkAttribute;attr2.myType = type; //將其類型賦值給XFrmWorkAttributeif (attr2.MainKind != interfaceName){continue;}PluginCollection pluginInfo = null; //保存到插件字典當中if (mPluginDictionary.TryGetValue(interfaceType, out pluginInfo)){pluginInfo.Add(attr2); //若插件字典中已包含了該interfaceType的鍵，則直接添加 }else{var collection = new PluginCollection();collection.Add(attr2);mPluginDictionary.Add(interfaceType, collection); //否則新建一項并添加之 }file = file.Replace(folderLocation, ""); //獲取文件在該文件夾下的真實名稱if (!mPluginFileList.Contains(file)) //若插件文件列表中不包含此文件則添加到文件目錄中 mPluginFileList.Add(file);goto FINISH;}}}FINISH:;}});if (isRecursiveDirectory) //執行遞歸搜索 {foreach (var dir in Directory.GetDirectories(folderLocation)){GetAllPlugins(dir, isRecursiveDirectory);}}else{if (!isSaved) //若沒有保存插件文件目錄，則反序列化保存之。CustomSerializer.Serialize(mPluginFileList, folderLocation + "\\PluginFileLog.xml");}}

??? 由于篇幅有限，搜索插件的流程與搜索插件名稱的流程基本相同，因此省略流程圖。
　　3. 并行化優化

　　讀者可以看到，在搜索不同dll文件的插件時 ,使用了?Parallel.ForEach ，網上介紹該方法的文章很多，此處不再贅述。同時，系統直接將所有插件一次性的搜索完成。大幅度的提升了搜索速度。

????

五. 總結和問題

　　總結:

　　1. 系統盡可能的減少了對插件本身的限制，通過添加attribute的方式即可標記插件，減少了對原生代碼的修改。

　　2. 實測表明，文件目錄下存在60個左右的dll文件，其中只有6個是作者完成的包含插件的文件，?在I7 2600K的電腦上：（Debug版本）

　　　原始版本的插件搜索和實例化需要將近5s的啟動時間　　

????????? 通過緩存文件目錄和插件目錄，時間減少2.7s

?　　?? 通過并行化搜索dll文件下的插件，時間進一步減少1s

??????　?最終，啟動時間僅僅為1.3s左右，同時還避免了多次搜索插件

???? 存在的問題：

　　1. 插件系統可以自動檢測出同一dll文件中插件的變化，但在緩存了dll文件名之后，是無法自動檢測出dll文件的變化的。這種情況下，需要首先刪除記錄插件名稱和文件的緩存xml文件才能檢測出來。

　　2. 依然有一定的性能提升的余地。　　　

　　以下是我的插件搜索器的完整代碼，歡迎有問題隨時交流：

???

完整的插件搜索器代碼 using System; using System.Collections.Generic; using System.Collections.ObjectModel; using System.ComponentModel; using System.IO; using System.Linq; using System.Reflection; using System.Text; using System.Threading.Tasks;namespace XFrmWork.Data {/// <summary>/// 插件集合/// </summary>public class PluginCollection : ObservableCollection<XFrmWorkAttribute>{public PluginCollection(): base(){}}/// <summary>/// 執行搜索策略/// </summary>public enum SearchStrategy{/// <summary>/// 目錄內搜索/// </summary> FolderSearch,/// <summary>/// 目錄內遞歸搜索/// </summary> RecursiveFolderSearch,}/// <summary>/// 該類定義了插件系統的接口契約記錄/// </summary>public class InterfaceAttribute : Attribute{/// <summary>/// 該插件接口的名稱/// </summary>public string myName { get; set; }/// <summary>/// 搜索策略/// </summary>public SearchStrategy mySearchStrategy { get; set; }/// <summary>/// 相關信息/// </summary>public string DetailInfo { get; set; }public InterfaceAttribute(string thisName, string thisDetailInfo, SearchStrategy thisSearchStrategy)// 定位參數 {this.myName = thisName;this.DetailInfo = thisDetailInfo;this.mySearchStrategy = thisSearchStrategy;}}/// <summary>/// 為了便于序列化而簡化的插件接口數據類型，是簡化的InterfaceAttribute/// </summary> [Serializable]public class PluginNameLite{public string myName { get; set; }public SearchStrategy mySearchStrategy { get; set; }public string detailInfo { get; set; }public PluginNameLite(){}public PluginNameLite(InterfaceAttribute attr){myName = attr.myName;mySearchStrategy = attr.mySearchStrategy;detailInfo = attr.DetailInfo;}}/// <summary>/// 單例模式提供的插件搜索器/// </summary>public class PluginProvider{PluginProvider(){}/// <summary>/// 可以被序列化的簡化插件字典，僅包含插件接口名稱和搜索策略/// </summary>static List<PluginNameLite> myPluginNameList = new List<PluginNameLite>();/// <summary>/// 插件字典/// </summary>static Dictionary<Type, PluginCollection> mPluginDictionary = new Dictionary<Type, PluginCollection>();/// <summary>/// 獲取某插件在插件目錄中的索引號/// </summary>/// <param name="interfaceName">接口名稱</param>/// <param name="className">類名</param>/// <returns></returns>public static int GetObjectIndex(Type interfaceName, Type className){foreach (var rc in GetPluginCollection(interfaceName)){if (rc.myType == className)return GetPluginCollection(interfaceName).IndexOf(rc);}return 100;}/// <summary>/// 獲取所有的插件接口契約名稱/// </summary>/// <param name="Path"></param>/// <param name="InterFaceName"></param>public static void GetAllPluginName(string folderLocation, bool isRecursiveDirectory){List<PluginNameLite> mPluginNameList = new List<PluginNameLite>(); //緩存所有插件名稱if (!isRecursiveDirectory){try //如果不執行遞歸搜索，則查看在目錄下是否有保存了插件名稱的文件，若有，直接反序列化之，不執行插件名稱搜索 {mPluginNameList = CustomSerializer.Deserialize<List<PluginNameLite>>(folderLocation + "\\PluginLog.xml");myPluginNameList.AddRange(mPluginNameList);return;}catch (Exception ex){}}var DllFile = from file in Directory.GetFileSystemEntries(folderLocation) //若無緩存文件，獲取目錄下全部的dll文件執行搜索where file.Contains(".dll")select file;Parallel.ForEach(DllFile, //并行化處理file =>{Type[] types;Assembly assembly;try{assembly = Assembly.LoadFrom(file);}catch{return;}try{types = assembly.GetTypes();}catch{return;}foreach (Type type in types){if (type.IsInterface == false)continue;// Iterate through all the Attributes for each method.foreach (Attribute attr intype.GetCustomAttributes(typeof(InterfaceAttribute), false)){mPluginNameList.Add(new PluginNameLite(attr as InterfaceAttribute));}}});if (isRecursiveDirectory) ////執行遞歸搜索 {foreach (var dir in Directory.GetDirectories(folderLocation)){GetAllPluginName(dir, isRecursiveDirectory);}}else //保存當前目錄下的插件名稱 {CustomSerializer.Serialize(mPluginNameList, folderLocation + "\\PluginLog.xml");myPluginNameList.AddRange(mPluginNameList);}}/// <summary>/// 獲取所有插件/// </summary>/// <param name="folderLocation"></param>/// <param name="isRecursiveDirectory">是否進行目錄遞歸搜索</param>public static void GetAllPlugins(string folderLocation, bool isRecursiveDirectory){bool isSaved = false; //是否已經保存了包含插件的dll文件列表List<string> mPluginFileList = new List<string>(); //包含插件的dll文件列表List<string> allDllFileList = new List<string>(); //所有dll文件列表if (!isRecursiveDirectory){try{mPluginFileList = CustomSerializer.Deserialize<List<string>>(folderLocation + "\\PluginFileLog.xml");isSaved = true;}catch (Exception ex){allDllFileList = (from file in Directory.GetFileSystemEntries(folderLocation)where file.Contains(".dll")select file).ToList();}}else{allDllFileList = (from file in Directory.GetFileSystemEntries(folderLocation)where file.Contains(".dll")select file).ToList(); ;}Type[] types;IEnumerable<string> dllPluginFils; //最終要進行處理的的dll文件if (mPluginFileList.Count == 0) //如果不存在插件文件目錄，則獲取該目錄下所有dll文件dllPluginFils = allDllFileList;elsedllPluginFils = from file in mPluginFileListselect folderLocation + file; //否則將插件文件名稱拼接為完整的文件路徑 Parallel.ForEach(dllPluginFils,file =>{Assembly assembly;try{assembly = Assembly.LoadFrom(file);}catch{return;}try{types = assembly.GetTypes();}catch{return;}foreach (Type type in types){if (type.IsInterface == true)continue;Type interfaceType = null;string interfaceName = null;foreach (var interfacename in myPluginNameList) //對該Type，依次查看是否實現了插件名稱列表中的接口 {interfaceType = type.GetInterface(interfacename.myName);if (interfaceType != null){interfaceName = interfacename.myName;// Iterate through all the Attributes for each method.foreach (Attribute attr intype.GetCustomAttributes(typeof(XFrmWorkAttribute), false)) //獲取該插件的XFrmWorkAttribute標識 {XFrmWorkAttribute attr2 = attr as XFrmWorkAttribute;attr2.myType = type; //將其類型賦值給XFrmWorkAttributeif (attr2.MainKind != interfaceName){continue;}PluginCollection pluginInfo = null; //保存到插件字典當中if (mPluginDictionary.TryGetValue(interfaceType, out pluginInfo)){pluginInfo.Add(attr2); //若插件字典中已包含了該interfaceType的鍵，則直接添加 }else{var collection = new PluginCollection();collection.Add(attr2);mPluginDictionary.Add(interfaceType, collection); //否則新建一項并添加之 }file = file.Replace(folderLocation, ""); //獲取文件在該文件夾下的真實名稱if (!mPluginFileList.Contains(file)) //若插件文件列表中不包含此文件則添加到文件目錄中 mPluginFileList.Add(file);goto FINISH;}}}FINISH:;}});if (isRecursiveDirectory) //執行遞歸搜索 {foreach (var dir in Directory.GetDirectories(folderLocation)){GetAllPlugins(dir, isRecursiveDirectory);}}else{if (!isSaved) //若沒有保存插件文件目錄，則反序列化保存之。CustomSerializer.Serialize(mPluginFileList, folderLocation + "\\PluginFileLog.xml");}}/// <summary>/// 獲取接口中固定索引類型的實例/// </summary>/// <param name="interfaceName">接口名稱</param>/// <param name="index">索引號</param>/// <returns>實例化的引用</returns>public static Object GetObjectInstance(Type interfaceName, int index){return Activator.CreateInstance(GetPluginCollection(interfaceName)[index].myType);}/// <summary>/// 獲取某程序集的接口列表/// </summary>/// <param name="interfaceName"></param>/// <param name="myAssembly"></param>/// <returns></returns>public static ObservableCollection<XFrmWorkAttribute> GetPluginCollection(Type interfaceName, Assembly myAssembly){return GetPluginCollection(interfaceName, myAssembly, false);}public static ObservableCollection<XFrmWorkAttribute> GetPluginCollection(Type interfaceName, Assembly myAssembly, bool isAbstractRequired){if (mPluginDictionary.ContainsKey(interfaceName))return mPluginDictionary[interfaceName];else //若發現插件不存在，則再執行搜索（這種可能性很低） {PluginCollection tc = new PluginCollection();Type[] types = myAssembly.GetTypes();foreach (Type type in types){if (type.GetInterface(interfaceName.ToString()) != null){if (!isAbstractRequired && type.IsAbstract == true){continue;}// Iterate through all the Attributes for each method.foreach (Attribute attr intype.GetCustomAttributes(typeof(XFrmWorkAttribute), false)){XFrmWorkAttribute attr2 = attr as XFrmWorkAttribute;tc.Add(attr2);}}}mPluginDictionary.Add(interfaceName, tc);return tc;}}public static ObservableCollection<XFrmWorkAttribute> GetPluginCollection(Type interfaceName){if (mPluginDictionary.ContainsKey(interfaceName))return mPluginDictionary[interfaceName];else{PluginCollection tc = new PluginCollection();Assembly assembly = Assembly.GetAssembly(interfaceName);Type[] types = assembly.GetTypes();foreach (Type type in types){if (type.GetInterface(interfaceName.ToString()) != null && !type.IsAbstract){// Iterate through all the Attributes for each method.foreach (Attribute attr intype.GetCustomAttributes(typeof(XFrmWorkAttribute), false)){XFrmWorkAttribute attr2 = attr as XFrmWorkAttribute;tc.Add(attr2);}}}mPluginDictionary.Add(interfaceName, tc);return tc;}}}}

轉載于:https://www.cnblogs.com/buptzym/archive/2012/06/05/2534703.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的NET插件系统之四——提升系统搜索插件和启动速度的思考的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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