Fireasy3 揭秘 — 代码编译器及适配器

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所属分类：.NET技术
摘要

　　代码编译器是将一段源代码（C#或VisualBasic）编译成程序集，它的工作方式与 Emit 不一样。从 .net standard 开始，代码编译器就采用了 Roslyn 来编译源代码，前几篇文章里提到的 SourceGenerator 也正是基于此。
　　代码编译器使用的场景也很多，比如公式解析器，还有 CodeBuilder 里的架构扩展和属性扩展等等。
　　定义一个通用的编译器接口，实现不同语言的代码编译。如下：
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目录

  • Fireasy3 揭秘 -- 依赖注入与服务发现
  • Fireasy3 揭秘 -- 自动服务部署
  • Fireasy3 揭秘 -- 使用 SourceGeneraor 改进服务发现
  • Fireasy3 揭秘 -- 使用 SourceGeneraor 实现动态代理(AOP)
  • Fireasy3 揭秘 -- 使用 Emit 构建程序集
  • Fireasy3 揭秘 -- 代码编译器及适配器
  • Fireasy3 揭秘 -- 使用缓存提高反射性能
  • Fireasy3 揭秘 -- 动态类型及扩展支持
  • Fireasy3 揭秘 -- 线程数据共享的实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 配置管理及解析处理
  • Fireasy3 揭秘 -- 数据库适配器
  • Fireasy3 揭秘 -- 解决数据库之间的语法差异
  • Fireasy3 揭秘 -- 获取数据库的架构信息
  • Fireasy3 揭秘 -- 数据批量插入的实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 使用包装器对数据读取进行兼容
  • Fireasy3 揭秘 -- 数据行映射器
  • Fireasy3 揭秘 -- 数据转换器的实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 通用序列生成器和雪花生成器的实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 命令拦截器的实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 数据库主从同步的实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 大数据分页的策略
  • Fireasy3 揭秘 -- 数据按需更新及生成实体代理类
  • Fireasy3 揭秘 -- 用对象池技术管理上下文
  • Fireasy3 揭秘 -- Lambda 表达式解析的原理
  • Fireasy3 揭秘 -- 扩展选择的实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 按需加载与惰性加载的区别与实现
  • Fireasy3 揭秘 -- 自定义函数的解析与绑定
  • Fireasy3 揭秘 -- 与 MongoDB 进行适配
  • Fireasy3 揭秘 -- 模块化的实现原理

　　代码编译器是将一段源代码（C#或VisualBasic）编译成程序集，它的工作方式与 Emit 不一样。从 .net standard 开始，代码编译器就采用了 Roslyn 来编译源代码，前几篇文章里提到的 SourceGenerator 也正是基于此。
　　代码编译器使用的场景也很多，比如公式解析器，还有 CodeBuilder 里的架构扩展和属性扩展等等。
　　定义一个通用的编译器接口，实现不同语言的代码编译。如下：

    /// <summary>     /// 代码编译器接口。     /// </summary>     public interface ICodeCompiler     {         /// <summary>         /// 编译代码生成一个程序集。         /// </summary>         /// <param name="source">程序源代码。</param>         /// <param name="options">配置选项。</param>         /// <returns>由代码编译成的程序集。</returns>         Assembly? CompileAssembly(string source, ConfigureOptions? options = null);     }

　　ConfigureOptions 主要提供了编译的相关配置，比如输出的程序集路径，引用的程序集等等。如下：

    /// <summary>     /// 配置参数。     /// </summary>     public class ConfigureOptions     {         /// <summary>         /// 获取或设置输出的程序集。         /// </summary>         public string? OutputAssembly { get; set; }          /// <summary>         /// 获取或设置编译选项。         /// </summary>         public string? CompilerOptions { get; set; }          /// <summary>         /// 获取附加的程序集。         /// </summary>         public List<string> Assemblies { get; private set; } = new List<string>();     }

　　Roslyn 提供了不同的语法树解析适配器，C# 和 VB.Net 分别对应 CSharpSyntaxTree 及 VisualBasicSyntaxTree。下面使用 CSharpSyntaxTree 来实现 C# 代码的编译。

    /// <summary>     /// CSharp 代码编译器。无法继承此类。     /// </summary>     public sealed class CSharpCodeCompiler : ICodeCompiler     {         /// <summary>         /// 编译代码生成一个程序集。         /// </summary>         /// <param name="source">程序源代码。</param>         /// <param name="options">配置选项。</param>         /// <returns>由代码编译成的程序集。</returns>         public Assembly? CompileAssembly(string source, ConfigureOptions? options = null)         {             options ??= new ConfigureOptions();             var compilation = CSharpCompilation.Create(Guid.NewGuid().ToString())                 .AddSyntaxTrees(CSharpSyntaxTree.ParseText(source))                 .AddReferences(MetadataReference.CreateFromFile(typeof(object).Assembly.Location))                 .AddReferences(options.Assemblies.Select(s => MetadataReference.CreateFromFile(s)))                 .WithOptions(new CSharpCompilationOptions(OutputKind.DynamicallyLinkedLibrary, optimizationLevel: OptimizationLevel.Release));              if (!string.IsNullOrEmpty(options.OutputAssembly))             {                 var result = compilation.Emit(options.OutputAssembly);                 if (result.Success)                 {                     return Assembly.Load(options.OutputAssembly);                 }                 else                 {                     ThrowCompileException(result);                     return null;                 }             }             else             {                 using var ms = new MemoryStream();                 var result = compilation.Emit(ms);                 if (result.Success)                 {                     return Assembly.Load(ms.ToArray());                 }                 else                 {                     ThrowCompileException(result);                     return null;                 }             }         }          private void ThrowCompileException(EmitResult result)         {             var errorBuilder = new StringBuilder();              foreach (var diagnostic in result.Diagnostics.Where(diagnostic =>                         diagnostic.IsWarningAsError ||                         diagnostic.Severity == DiagnosticSeverity.Error))             {                 errorBuilder.AppendFormat("{0}: {1}", diagnostic.Id, diagnostic.GetMessage());             }              throw new CodeCompileException(errorBuilder.ToString());         }     }

　　有了 C# 编译器的实现，但是又不想在公共库（Fireasy.Common）中实现 VB.Net，毕竟目前来说主流语言还是 C#，使用 VB.NET 的场景不是太多。但是你又得考虑这些语言，那该怎么办呢？
　　一个很明智的做法就是使用管理器，如下，定义一个 ICodeCompilerManager 接口：

    /// <summary>     /// 提供代码编译器管理的接口。     /// </summary>     public interface ICodeCompilerManager     {         /// <summary>         /// 注册指定语言类型的代码编译器类型。         /// </summary>         /// <typeparam name="TCompiler"></typeparam>         /// <param name="languages">语言。</param>         void Register<TCompiler>(params string[] languages) where TCompiler : ICodeCompiler;          /// <summary>         /// 创建代码编译器。         /// </summary>         /// <param name="language">语言。</param>         /// <returns></returns>         ICodeCompiler? CreateCompiler(string language);     }

　　管理器提供了注册和创建实例的方法，其实原理很简单，使用一个字典来管理语言和编译器类型即可，如下：

    /// <summary>     /// 缺省的代码编译器管理器。     /// </summary>     public class DefaultCodeCompilerManager : ICodeCompilerManager     {         private readonly Dictionary<string, Type> _languageMappers = new(new StringIgnoreCaseComparer());          private class StringIgnoreCaseComparer : IEqualityComparer<string>         {             public bool Equals(string x, string y)             {                 return string.Compare(x, y, true) == 0;             }              public int GetHashCode(string obj)             {                 return obj?.GetHashCode() ?? 0;             }         }          /// <summary>         /// 初始化 <see cref="DefaultCodeCompilerManager"/> 类新实例。         /// </summary>         public DefaultCodeCompilerManager()         {             Register<CSharpCodeCompiler>("csharp", "c#");         }          /// <summary>         /// 注册指定语言类型的代码编译器类型。         /// </summary>         /// <typeparam name="TCompiler"></typeparam>         /// <param name="languages">语言。</param>         public void Register<TCompiler>(params string[] languages) where TCompiler : ICodeCompiler         {             foreach (var language in languages)             {                 _languageMappers.AddOrReplace(language, typeof(TCompiler));             }         }          /// <summary>         /// 创建代码编译器。         /// </summary>         /// <param name="language">语言。</param>         /// <returns></returns>         public ICodeCompiler? CreateCompiler(string language)         {             if (_languageMappers.TryGetValue(language, out var compilerType))             {                 return Activator.CreateInstance(compilerType) as ICodeCompiler;             }              return null;         }     }

　　然后将其在 AddFireasy 调用时，注册到 IServiceCollection 里。如下：

        /// <summary>         /// 添加框架的基本支持。         /// </summary>         /// <param name="services"><see cref="IServiceCollection"/> 实例。</param>         /// <param name="configure">配置方法。</param>         /// <returns></returns>         public static SetupBuilder AddFireasy(this IServiceCollection services, Action<SetupOptions>? configure = null)         {             services.AddSingleton<ICodeCompilerManager>(new DefaultCodeCompilerManager());              var options = new SetupOptions();             //省略后面的代码              return builder;         }

　　这样，要任何时候都可以使用注入的方式，获取到代码编译器了。那么，VB.NET 代码编译的实现，可以单独创建一个项目（称之为实现库），来实现代码编译器的接口，注意需要从 Nuget 里安装 Microsoft.CodeAnalysis.VisualBasic。如下：

    /// <summary>     /// VisualBasic 代码编译器。无法继承此类。     /// </summary>     public class VisualBasicCodeCompiler : ICodeCompiler     {         /// <summary>         /// 编译代码生成一个程序集。         /// </summary>         /// <param name="source">程序源代码。</param>         /// <param name="options">配置选项。</param>         /// <returns>由代码编译成的程序集。</returns>         public Assembly? CompileAssembly(string source, ConfigureOptions? options = null)         {             options ??= new ConfigureOptions();             var compilation = VisualBasicCompilation.Create(Guid.NewGuid().ToString())                 .AddSyntaxTrees(VisualBasicSyntaxTree.ParseText(source))                 .AddReferences(MetadataReference.CreateFromFile(typeof(object).Assembly.Location))                 .AddReferences(options.Assemblies.Select(s => MetadataReference.CreateFromFile(s)))                 .WithOptions(new VisualBasicCompilationOptions(OutputKind.DynamicallyLinkedLibrary, optimizationLevel: OptimizationLevel.Release));              if (!string.IsNullOrEmpty(options.OutputAssembly))             {                 var result = compilation.Emit(options.OutputAssembly);                 if (result.Success)                 {                     return Assembly.Load(options.OutputAssembly);                 }                 else                 {                     ThrowCompileException(result);                     return null;                 }             }             else             {                 using var ms = new MemoryStream();                 var result = compilation.Emit(ms);                 if (result.Success)                 {                     return Assembly.Load(ms.ToArray());                 }                 else                 {                     ThrowCompileException(result);                     return null;                 }             }         }          private void ThrowCompileException(EmitResult result)         {             var errorBuilder = new StringBuilder();              foreach (var diagnostic in result.Diagnostics.Where(diagnostic =>                         diagnostic.IsWarningAsError ||                         diagnostic.Severity == DiagnosticSeverity.Error))             {                 errorBuilder.AppendFormat("{0}: {1}", diagnostic.Id, diagnostic.GetMessage());             }              throw new CodeCompileException(errorBuilder.ToString());         }     }

　　再添加一个 服务部署器，将 VB.NET 语言的编译器注册到 ICodeCompilerManager 的单例里去，如下：

[assembly: ServicesDeploy(typeof(VisualBasicServicesDeployer))]  namespace Fireasy.Data.DependencyInjection {     /// <summary>     /// 服务部署。     /// </summary>     public class VisualBasicServicesDeployer : IServicesDeployer     {         void IServicesDeployer.Configure(IServiceCollection services)         {             var manager = services.GetSingletonInstance<ICodeCompilerManager>();             manager!.Register<VisualBasicCodeCompiler>("vb");         }     } }

　　这样，项目里如果需要使用 VB.NET 语言编译器，只需要引用该实现库，而不会侵入和破坏公共库，再如有其他的语言，都可以使用此种方法进行扩展。
　　代码编译器的使用就变得很简单了，如下：

        /// <summary>         /// 使用c#源代码         /// </summary>         [TestMethod]         public void TestCompileAssembly()         {             var source = @" public class A {     public string Hello(string str)     {         return str;     } }";             var codeCompilerManager = ServiceProvider.GetService<ICodeCompilerManager>();             var codeCompiler = codeCompilerManager!.CreateCompiler("csharp");              var assembly = codeCompiler!.CompileAssembly(source);              var type = assembly!.GetType("A");              Assert.IsNotNull(type);         }          /// <summary>         /// 使用vb源代码         /// </summary>         [TestMethod]         public void TestCompileAssemblyUseVb()         {             var source = @" Public Class A     Public Function Hello(ByVal str As String) As String         Return str     End Function End Class";             var codeCompilerManager = ServiceProvider.GetService<ICodeCompilerManager>();             var codeCompiler = codeCompilerManager!.CreateCompiler("vb");              var assembly = codeCompiler!.CompileAssembly(source);              var type = assembly!.GetType("A");              Assert.IsNotNull(type);         }

　　ICodeCompiler 还有几个扩展方法，可以获取对应的类型、方法及委托，只不过是通过反射对程序集的操作罢了。

　　最后，奉上 Fireasy 3 的开源地址：https://gitee.com/faib920/fireasy3 ，欢迎大家前来捧场。

　　本文相关代码请参考：
　　https://gitee.com/faib920/fireasy3/src/libraries/Fireasy.Common/Compiler
　　https://gitee.com/faib920/fireasy3/src/libraries/Fireasy.CodeCompiler.VisualBasic
　　https://gitee.com/faib920/fireasy3/tests/Fireasy.Common.Tests/CodeCompilerTests.cs

　　更多内容请移步官网 http://www.fireasy.cn 。

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