Roinet.Net

Декораторы.

Март 30, 2009 – 10:37 пп

Постоянное усложнение требований к программным системам ведет к неизбежному усложнению этих систем и на разработку приходится тратить все больше времени. Для решения этих проблем выход, как правило, один – повышение уровня абстракции кода и максимальное уменьшение дублирования кода.

Выполнения этих условий добиваются различными способами, например, использование различных паттернов проектирования. Однако существует направление, которое весьма широко применяется в различных вариантах – метапрограммирование. Метапрограммирование, на даный момент, развивается в двух направлениях: генерация кода и самомодифицирующийся код. Оба направления применяются уже очень давно и каждый из них обладает рядом преимуществ и недостатков.

Недавно была поставлена цель сымитировать на платформе .Net (C#) декораторы в том виде, в котором они существуют в Python. В связи с отсутствием какой либо языковой поддержки метапрограммирования в C# реализация такой конструкции, естественно, должна представлять собой решение основанное на подходах АОП. Перед такой реализацией были поставлены следующие условия:

• Реализация в виде аттрибута, чтобы использование декоратора было максимально приближено к python-реализации.
• Простота реализации – в идеале для реализации аттрибута хотелось максимум наследования и переопределения одного метода, а минимум – передачи делегата в конструктор аттрибута.
• Реализация аттрибута на основном языке проекта, т.е. на C#.

В результате недолгих поисков через Википедию была найдена библиотека PostSharp, цели которой совпадают с поставленными (повезло-то как :)).

Дальнейшей задачей стояло выяснение производительности решений с использованием разного рода платформ. Были протестированы платформы .Net (c# 3.5, IronPython 2.0), CPython 2.5. Для каждого варианта проводилось тестирование в виде обыкновенного и декорированного вызова метода. Всего делалось 1000000000 вызовов на каждый вариант. Python-реализация тестировалась без изменения кода на IronPython и CPython.

Результаты тестирования:

	Без декоратора	С декоратором	Понижение скорости
Паттерн (C#)	7 сек.	14 сек.	2 раза
Декоратор PostSharp	7 сек.	305 сек.	43.5 раза
CPython 2.5	268 сек.	653 сек.	2.4 раза
IronPython 2.0	186 сек.	431 сек.	2.3 раза

Тестовый код на C#:

using System;
internal class Program
{
	private static void Main(string[] args)
	{
		foreach (var custom in new List<ICustom>
					{
						new NormalCustom(),
						new DecoratorCustom(new NormalCustom()),
						new PostSharpDecoratorCustom()
					}
				)
		{
			const int maxCycle = 1000000000;
			long start = DateTime.Now.Ticks;
			for (int i = 0; i lt; maxCycle; i++)
			{
				custom.Method(i, maxCycle);
			}
			Console.WriteLine(new DateTime(DateTime.Now.Ticks - start));
		}
		Console.ReadKey();
	}
}

public interface ICustom
{
	long Method(int r, int y);
}

// обычная реализация интерфейса ICustom
public class NormalCustom : ICustom
{
	public long Method(int r, int y)
	{
		return r + y;
	}
}

// реализация обычного паттерна (образца) Декоратор.
public class DecoratorCustom : ICustom
{
	private readonly ICustom obj;
	public DecoratorCustom(ICustom obj)
	{
		this.obj = obj;
	}
	public long Method(int r, int y)
	{
		return obj.Method(r + y, y);
	}
}

// реализация паттерна декоратор на основе библиотеки PostSharp
using PostSharp.Laos;
[Serializable]
public sealed class CustomAttribute : OnMethodInvocationAspect
{
	public override void OnInvocation(MethodInvocationEventArgs eventArgs)
	{
		object[] args = eventArgs.GetArgumentArray();
		eventArgs.ReturnValue = eventArgs.Delegate.DynamicInvoke(new[]
						  {
							   (int) args[0] + (int) args[1],
							   args[1]
						  });
	}
}

// пример применения декоратора PostSharp
public class PostSharpDecoratorCustom : ICustom
{
	[Custom]
	public long Method(int r, int y)
	{
		return r + y;
	}
}

Тестовый код Python:

import time

def decorator ( f ) :
	def wrapper ( self, x, y ) :
		return f( self, x + y, y )
	return wrapper

class Decorated ( object ) :
	@decorator
	def method ( self, x, y ) :
		return x + y

class Normal ( object ) :
	def method ( self, x, y ) :
		return x + y

def main() :
	custom = Normal()
	decorated_custom = Decorated()
	max_cycle = 1000000000
	start = time.time()
	for i in xrange( max_cycle ) :
		custom.method( i,  max_cycle )
	print( time.time() - start )
	start = time.time()
	for i in xrange( max_cycle ) :
		decorated_custom.method( i, max_cycle )
	print( time.time() - start )

if __name__ == '__main__' :
	main()

Таким образом, реализация декораторов PostSharp оказалась весьма не шустрой, что в общем-то и ожидалось, т.к. реализация основывается на интроспекции кода. Полученные результаты нельзя сравнивать по абсолютным цифрам, т.к. это совершенно разные платформы, однако по относительному замедлению исполнения кода можно судить об эффективности реализации. Как видно из таблицы, обе реализации Python оказались весьма качественными и не намного уступают C#, хотя конечно если смотреть на абсолютные цифры, то декораторы PostSharp не так уж и сильно проигрывают. :)