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由於采用字典的方式來保存屬性變更值的底層設計思想，導致了性能問題，雖然.NET的字典實現已經很高效了，但相對於直接讀寫字段的方式而言依然有巨大的性能差距，同時也會導致對屬性的讀寫過程中產生不必要的裝箱和拆箱。
那麽這次我們就來徹底解決這個問題，同時還要解決“哪些屬性發生過變更”、“獲取變更的屬性集”這些功能特性，所以我們先把接口定義出來，以便後續問題講解。
/ 源碼位於 Zongsoft.CoreLibary 項目的 Zongsoft.Data 命名空間中 /
/// <summary> 表示數據實體的接口。</summary>
{
/// <summary>
/// 判斷指定的屬性或任意屬性是否被變更過。
/// </summary>
/// <param name="names">指定要判斷的屬性名數組，如果為空(null)或空數組則表示判斷任意屬性。</param>
/// <returns>
/// <para>如果指定的<paramref name="names"/>參數有值，當只有參數中指定的屬性發生過更改則返回真(True)，否則返回假(False)；</para>
/// <para>如果指定的<paramref name="names"/>參數為空(null)或空數組，當實體中任意屬性發生過更改則返回真(True)，否則返回假(False)。</para>
bool HasChanges(params string[] names);
/// <summary> /// 獲取實體中發生過變更的屬性集。 /// </summary> /// <returns>如果實體沒有屬性發生過變更，則返回空(null)，否則返回被變更過的屬性鍵值對。</returns> IDictionary<string, object> GetChanges(); /// <summary> /// 嘗試獲取指定名稱的屬性變更後的值。 /// </summary> /// <param name="name">指定要獲取的屬性名。</param> /// <param name="value">輸出參數，指定屬性名對應的變更後的值。</param> /// <returns>如果指定名稱的屬性是存在的並且發生過變更，則返回真(True)，否則返回假(False)。</returns> /// <remarks>註意：即使指定名稱的屬性是存在的，但只要其值未被更改過，也會返回假(False)。</remarks> bool TryGetValue(string name, out object value); /// <summary> /// 嘗試設置指定名稱的屬性值。 /// </summary> /// <param name="name">指定要設置的屬性名。</param> /// <param name="value">指定要設置的屬性值。</param> /// <returns>如果指定名稱的屬性是存在的並且可寫入，則返回真(True)，否則返回假(False)。</returns> bool TrySetValue(string name, object value);
}
設計思想
根本要點是取消用字典來保存屬性值回歸到字段方式，只有這樣才能確保性能，關鍵問題是如何在寫入字段值的時候，標記對應的屬性發生過變更的呢？應用布隆過濾器(Bloom Filter)算法的思路來處理這個應用場景是一個完美的解決方案，因為布隆過濾器的空間效率和查詢效率極高，而它的缺點在此恰好可以針對性的優化掉。
將每個屬性映射到一個整型數（byte/ushort/uint/ulong）的某個比特位(bit)，如果發生過變更則將該 bit 置為 1，只要確保屬性與二進制位順序是確定的即可，算法復雜度是O(1)常量，並且比特位操作的效率也是極高的。
實現示範
有了算法，我們寫一個簡單範例來感受下：
public class Person : IEntity
{
#region 靜態字段
private static readonly string[] NAMES = new string[] { "Name", "Gender", "Birthdate" };
private static readonly Dictionary<string, PropertyToken<Person>> TOKENS = new Dictionary<string, PropertyToken<Person>>()
{
{ "Name", new PropertyToken<Person>(0, target => target._name, (target, value) => target.Name = (string) value) },
{ "Gender", new PropertyToken<Person>(1, target => target._gender, (target, value) => target.Gender = (Gender?) value) },
{ "Birthdate", new PropertyToken<Person>(2, target => target._birthdate, (target, value) => target.Birthdate = (DateTime) value) },
};
#endregion
#region 標記變量
private byte _MASK_;
#endregion
#region 成員字段
private string _name;
private bool? _gender;
private DateTime _birthdate;
#endregion
#region 公共屬性
public string Name
{
get => _name;
set
{
_name = value;
_MASK_ |= 1;
}
}
public bool? Gender
{
get => _gender;
set
{
_gender = value;
_MASK_ |= 2;
}
}
public DateTime Birthdate
{
get => _birthdate;
set
{
_birthdate = value;
_MASK_ |= 4;
}
}
#endregion
#region 接口實現
public bool HasChanges(string[] names)
{
PropertyToken<Person> property;
if(names == null || names.Length == 0)
return _MASK_ != 0;
for(var i = 0; i < names.Length; i++)
{
if(__TOKENS__.TryGetValue(names[i], out property) && (_MASK_ >> property.Ordinal & 1) == 1)
return true;
}
return false;
}
public IDictionary<string, object> GetChanges()
{
if(_MASK_ == 0)
return null;
var dictionary = new Dictionary<string, object>(__NAMES__.Length);
for(int i = 0; i < __NAMES__.Length; i++)
{
if((_MASK_ >> i & 1) == 1)
dictionary[__NAMES__[i]] = __TOKENS__[__NAMES__[i]].Getter(this);
}
return dictionary;
}
public bool TryGetValue(string name, out object value)
{
value = null;
if(__TOKENS__.TryGetValue(name, out var property) && (_MASK_ >> property.Ordinal & 1) == 1)
{
value = property.Getter(this);
return true;
}
return false;
}
public bool TrySetValue(string name, object value)
{
if(__TOKENS__.TryGetValue(name, out var property))
{
property.Setter(this, value);
return true;
}
return false;
}
#endregion}
// 輔助結構
public struct PropertyToken<T>
{
public PropertyToken(int ordinal, Func<T, object> getter, Action<T, object> setter)
{
this.Ordinal = ordinal;
this.Getter = getter;
this.Setter = setter;
}
public readonly int Ordinal;
public readonly Func<T, object> Getter;
public readonly Action<T, object> Setter;}
上面實現代碼，主要有以下幾個要點：
屬性設置器中除了對字段賦值外，多了一個位或賦值操作（這是一句非常低成本的代碼）；
需要一個額外的整型數的實例字段 MASK ，來標記對應更改屬性序號；
分別增加 NAMES 和 TOKENS 兩個靜態只讀變量，來保存實體類的元數據，以便更高效的實現 IEntity接口方法。
根據代碼可分析出其理論執行性能與原生實現基本一致，內存消耗只多了一個字節（如果可寫屬性數量小於9），由於 NAMES 和 TOKENS 是靜態變量，因此不占用實例空間，理論上該方案的整體效率非常高。
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