C# dynamic 类型详解

简介

C# 中的 dynamic 是一种特殊类型，它允许在运行时确定对象的类型和成员，而不是在编译时。

dynamic 的定义

• dynamic 是一种类型，它告诉编译器对其进行"动态类型解析"。

• dynamic 类型的变量会跳过编译时类型检查，所有的操作会推迟到运行时进行。

• 适合处理未知类型的对象，或需要与动态语言（如 Python、JavaScript）互操作的场景。

dynamic 的使用

动态类型赋值

dynamic obj = 10;  // 可以是整数
obj = "Hello";     // 可以变成字符串
obj = new { Name = "John", Age = 30 }; // 也可以是匿名类型

访问成员

动态对象的成员在运行时解析，因此可以访问任意成员：

如果访问了不存在的成员，运行时会抛出 RuntimeBinderException。

dynamic obj = new { Name = "John", Age = 30 };
Console.WriteLine(obj.Name); // 输出: John

动态方法调用

dynamic math = new { Add = (Func<int, int, int>)((x, y) => x + y) };
Console.WriteLine(math.Add(2, 3)); // 输出: 5

dynamic 的核心特性

与编译时类型（静态类型）的区别

• 编译时检查：dynamic 不会在编译时检查类型或成员是否存在，所有操作推迟到运行时。

• 静态类型：object 和其他类型在编译时进行类型检查。

object obj1 = 10;
// obj1.SomeMethod(); // 编译错误：object 没有 SomeMethod 方法

dynamic obj2 = 10;
// obj2.SomeMethod(); // 编译通过，但运行时抛出异常

类型推断

动态类型在运行时确定，而静态类型通过编译器推断：

dynamic dynamicVariable = 123; // 编译器不检查类型
int staticVariable = 123;      // 编译器推断为 int

object obj = "Hello";
// Console.WriteLine(obj.Length); // 编译错误
Console.WriteLine(((string)obj).Length); // 强制转换

dynamic dyn = "Hello";
Console.WriteLine(dyn.Length); // 运行时解析，编译通过

使用场景

• 与动态语言交互：调用动态语言的 API，如 COM 对象、IronPython 等

• JSON 或 XML 数据处理：在处理结构未知的数据时动态解析。

• 匿名类型和动态扩展：快速访问动态创建的对象。

注意事项

• 性能开销：动态绑定会引入性能开销，因为解析是在运行时完成的。

• 类型安全：缺乏编译时类型检查，可能导致运行时错误。

• 调试困难：错误可能难以发现，尤其是在复杂场景中。

ExpandoObject 与 dynamic

ExpandoObject 是一个动态对象，可在运行时动态添加或删除成员：

常用于需要灵活扩展的场景，如 JSON 数据的解析

using System.Dynamic;

dynamic expando = new ExpandoObject();
expando.Name = "John";
expando.Age = 30;

Console.WriteLine($"{expando.Name}, {expando.Age}");

ExpandoObject 内部实现机制

ExpandoObject 实现了以下关键接口：

• IDynamicMetaObjectProvider：提供动态行为（如动态调用、成员访问）的核心接口。

• IDictionary<string, object>：内部使用一个 Dictionary <string, object> 存储动态添加的成员。

using System.Dynamic;

dynamic expando = new ExpandoObject();
expando.Name = "John"; // 动态添加成员
Console.WriteLine(expando.Name); // 动态访问成员

// 等价于：
var expando = new ExpandoObject() as IDictionary<string, object>;
expando["Name"] = "John";
Console.WriteLine(expando["Name"]);

ExpandoObject 如何实现动态性？

ExpandoObject 使用动态绑定和元对象来实现动态行为：

• 动态绑定：通过 IDynamicMetaObjectProvider，在运行时解析属性、方法等访问请求。

• 内部字典：通过 Dictionary<string, object> 存储成员。

• 元对象：ExpandoObject 的动态行为由一个元对象 ExpandoMetaObject 提供支持，它负责解释动态操作并将其映射到内部字典。

ExpandoObject 线程安全性

• ExpandoObject 本质上不是线程安全的，因为它允许动态修改成员。

• 在多线程场景下，需要通过显式锁定来确保线程安全。

ExpandoObject 使用示例

• 动态添加/删除成员

dynamic expando = new ExpandoObject();
expando.Name = "John";
expando.Age = 30;

// 删除成员
var dict = (IDictionary<string, object>)expando;
dict.Remove("Age");

// 检查成员
Console.WriteLine(dict.ContainsKey("Name")); // True
Console.WriteLine(dict.ContainsKey("Age"));  // False

• 结合 LINQ 查询

因为 ExpandoObject 实现了 IDictionary<string, object>，可以结合 LINQ 操作：

dynamic expando = new ExpandoObject();
expando.Name = "John";
expando.Age = 30;

var dict = (IDictionary<string, object>)expando;
var filtered = dict.Where(kv => kv.Key.StartsWith("N"));

foreach (var kv in filtered)
{
    Console.WriteLine($"{kv.Key}: {kv.Value}");
}

综合考虑

1. 使用 dynamic 的场景：

• 与外部动态类型（如 COM、动态语言）交互。

• 动态调用方法或访问属性，无需构建明确的对象。

• 临时需要动态行为，但不需要动态修改成员。

2. 使用 ExpandoObject 的场景：

• 需要构建动态扩展的对象。

• 动态添加和删除属性。

• 构建轻量级、灵活的业务模型。

选择建议

特性	dynamic	ExpandoObject
动态成员解析	支持任意动态成员，解析时运行时检查	只能操作明确添加到对象的动态成员
动态成员添加/删除	不支持	支持（通过字典实现）
类型检查	编译时无类型检查，运行时解析	同样运行时解析
适合的场景	动态语言互操作、临时操作、反射	动态构建对象、领域模型扩展
性能	比静态类型慢，因为运行时动态绑定	更高效，基于字典实现
实现复杂度	动态行为由 CLR 处理	由 ExpandoObject 自行实现动态行为
对字典的支持	不支持	内部就是 IDictionary<string, object>
安全性	运行时错误较多，调试复杂	动态但有一定约束