c#中，is或者as做类型转换是否影响效率，有必要缓存吗？
在 C 中，`is` 和 `as` 关键字用于进行类型检查和安全类型转换，它们在性能上确实有一些考量，但“有必要缓存吗”这个问题，需要具体场景具体分析，不能一概而论。
我们先来深入理解一下 `is` 和 `as` 的工作原理，这有助于我们判断其效率和是否需要缓存。
`is` 关键字：类型检查
`is` 关键字用于判断一个对象是否是特定类型，或者是否能被隐式转换为特定类型。它返回一个布尔值（`true` 或 `false`）。
底层机制：
当您使用 `obj is Type` 时，C 运行时会执行以下操作：
1. 检查对象是否为 `null`： 如果 `obj` 是 `null`，并且 `Type` 是一个引用类型，`is` 操作会返回 `false`。如果 `Type` 是值类型，`is` 操作也会返回 `false`（因为 `null` 不能被转换为值类型）。
2. 运行时类型检查： 运行时会获取 `obj` 的实际类型，并与 `Type` 进行比较。这个比较会考虑继承关系。如果 `obj` 的运行时类型是 `Type`，或者 `obj` 的运行时类型是 `Type` 的派生类，或者 `obj` 的运行时类型实现了 `Type` 接口（如果 `Type` 是接口），那么 `is` 会返回 `true`。
性能考量：
开销： `is` 操作本身涉及一次运行时类型检查。在 .NET 的底层，这通常是通过查找对象的类型信息（Type Object）并进行一系列的比较来完成的。对于大多数对象，这个查找和比较过程是相当快的。
与直接转换的对比： 与直接进行不安全转换（如 `(Type)obj`）相比，`is` 稍微“慢”一点，因为它需要进行一个额外的布尔判断。但这个“慢”通常是微不足道的，尤其是在现代 CPU 上。
什么情况下开销更明显？
非常频繁的调用： 如果在一个极度对性能敏感的循环中，每秒执行数百万次 `is` 检查，那么即使是很小的开销累积起来也可能变得可观。
复杂的类型层次结构： 如果对象和目标类型之间存在很深的继承链，或者涉及接口的复杂实现，运行时需要遍历更多层级来确定兼容性，这会增加一点开销。
值类型： 对值类型使用 `is` 会涉及装箱/拆箱（boxing/unboxing）操作（如果进行类型比较），这会带来额外的开销。例如，`int i = 10; object obj = i; bool result = obj is int;` 这里 `obj is int` 涉及将 `obj` 中的 `int` 拆箱，然后与 `int` 类型进行比较。
`as` 关键字：安全类型转换
`as` 关键字用于将一个对象安全地转换为另一个类型。如果转换成功，它返回转换后的对象；如果转换失败（对象不是目标类型，或为 `null`），它返回 `null`。
底层机制：
当您使用 `obj as Type` 时，C 运行时会执行以下操作：
1. 检查对象是否为 `null`： 如果 `obj` 是 `null`，`as` 操作直接返回 `null`。
2. 运行时类型检查与转换： 运行时会获取 `obj` 的实际类型，并与 `Type` 进行兼容性检查（与 `is` 类似）。
如果兼容，运行时会将 `obj` 转换为 `Type` 类型并返回。
如果不兼容，`as` 操作会直接返回 `null`，而不会抛出 `InvalidCastException`（这是直接强制类型转换会做的）。
性能考量：
开销： `as` 操作同样涉及运行时类型检查，并且在成功时还包含了实际的类型转换操作。因此，`as` 的开销通常比 `is` 稍微高一点，因为它包含了转换这一步。
优势： `as` 的最大优势在于它的安全性。它避免了 `InvalidCastException`。
与 `is` + 强制转换的对比：
`if (obj is Type t) { ... }` (C 7+ 的模式匹配) 实际上将 `is` 和 `as` 的优势结合了起来。它先检查类型，如果成功，则将转换结果直接赋给一个新变量 `t`，并且 `t` 是目标类型。这通常比先 `is` 再 `as` 或强制转换更高效，因为它只执行一次类型检查和一次转换（如果有）。
`if (obj is Type) { Type t = (Type)obj; ... }` 这种写法会进行两次类型检查：一次 `is`，一次强制转换。虽然现代 .NET 编译器和运行时可能会进行一些优化，但理论上讲，这不如模式匹配高效。
`Type t = obj as Type; if (t != null) { ... }` 这种写法执行一次类型检查和一次（潜在的）赋值。
影响效率的因素总结
1. 类型层次结构深度： 越深的继承或接口实现，检查越复杂。
2. 值类型 vs 引用类型： 对值类型进行 `is` 或 `as` 操作，如果涉及到装箱/拆箱，开销会显著增加。
3. `null` 检查： `is` 和 `as` 都内置了对 `null` 的处理，这本身是高效的。
4. C 版本与模式匹配： C 7 及更高版本引入的模式匹配 (`if (obj is Type t)`) 是最推荐的，它通常比传统的 `is` + 强制转换或 `as` + `null` 检查更高效，因为它避免了重复的类型检查。
有必要缓存吗？
“缓存”在这里通常指的是将某个类型对象（`System.Type`）或者某个转换结果缓存起来。
1. 缓存 `System.Type` 对象：
`typeof(Type)`: `typeof` 操作会返回一个 `System.Type` 对象。对同一个类型，`typeof` 总是返回同一个 `System.Type` 实例。
`obj.GetType()`: `GetType()` 方法返回对象运行时实际的 `System.Type` 对象。对于同一个对象实例，`GetType()` 总是返回同一个 `System.Type` 实例。
`is` 和 `as` 使用 `System.Type`： `is` 和 `as` 关键字在底层会使用 `System.Type` 对象来进行类型比较。
结论： 缓存 `System.Type` 对象通常没有必要，因为 C 编译器和 .NET 运行时已经对 `typeof` 和 `GetType()` 返回的 `System.Type` 实例进行了优化，确保了单例性。频繁地使用 `typeof(MyClass)` 或者 `instance.GetType()` 不会产生显著的性能问题，它们返回的都是同一个静态的 `Type` 对象。
2. 缓存转换结果：
何时缓存？ 如果你在一个非常频繁的循环中，并且每次都需要将同一个对象转换为同一个类型，并且这个转换过程（特别是 `as`）比直接访问已转换变量的开销要大，那么可以考虑缓存。
示例场景： 假设你有一个方法，接收一个 `object`，你需要对其进行 `as SomeSpecificType` 转换，然后调用 `SomeSpecificType` 的一个方法。如果你知道传入的 `object` 绝大多数情况都是 `SomeSpecificType`，并且这个方法会被极频繁地调用：
```csharp
// 不缓存，每次都 as
public void ProcessObject(object obj)
{
SomeSpecificType specificObj = obj as SomeSpecificType;
if (specificObj != null)
{
specificObj.DoSomething();
}
}
// 尝试缓存（但通常不是好主意，或者需要更复杂的逻辑）
// 这里的缓存设计本身就有很多问题，仅为说明思路
private SomeSpecificType _cachedSpecificObj;
private object _lastProcessedObj; // 需要一种机制来判断是否需要重新转换
public void ProcessObjectWithCacheAttempt(object obj)
{
if (obj == _lastProcessedObj && _cachedSpecificObj != null)
{
// 假设 obj == _lastProcessedObj 意味着 obj 没变，且上次转换成功
_cachedSpecificObj.DoSomething();
}
else
{
_lastProcessedObj = obj; // 记录当前处理的obj
SomeSpecificType specificObj = obj as SomeSpecificType;
if (specificObj != null)
{
_cachedSpecificObj = specificObj; // 缓存转换结果
specificObj.DoSomething();
}
else
{
_cachedSpecificObj = null; // 清除缓存，因为转换失败
}
}
}
```
这种缓存方式非常脆弱，容易出错（例如，如果 `_lastProcessedObj` 被其他地方修改，或者 `obj` 引用指向的实际对象内容改变了但引用没变），而且管理起来复杂。
何时不需要缓存？
C 7+ 模式匹配： `if (obj is SomeSpecificType specificObj)` 是最清晰、最安全、性能也相当不错的方式。它直接在 `if` 块内部创建了 `specificObj` 变量。你不需要额外去缓存 `specificObj`，因为它在 `if` 块的作用域内是可用的。
一次性转换： 如果你只需要进行一次或几次转换，那么缓存完全没有必要。
不确定性： 如果你不知道对象是否会是目标类型，`as` 返回 `null` 的情况很常见，这时缓存的意义不大，因为你无法保证缓存是有效的。
对象生命周期： 缓存转换结果意味着你需要管理这个缓存的生命周期。如果原始对象生命周期很短，或者你不再需要转换后的对象，缓存的转换结果可能就成了无用数据。
更常见的“性能优化”思路，而不是显式缓存转换结果：
1. 优先使用模式匹配：
```csharp
if (myObject is MySpecificType specificObject)
{
// specificObject 已经被安全地转换为 MySpecificType 并且可以直接使用
specificObject.Method();
}
```
这是最干净、最符合现代 C 风格且通常足够高效的方式。
2. 明确你的类型： 如果你的代码逻辑允许，尽量在方法签名中就明确指定你需要的类型，而不是总是通过 `object` 来传递，这样可以避免使用 `is` 或 `as`。
```csharp
// 避免
public void Process(object obj) { ... }
// 优先
public void Process(MySpecificType obj) { ... }
```
3. 避免对值类型进行 `is` 或 `as`： 如果你频繁地将 `object` 转换回值类型（如 `int`, `DateTime`），考虑是否能使用更类型安全的方式，或者在可能的情况下，将 `object` 转换为 `Nullable`（如果原始值类型允许 `null`）。
总结来说：
`is` 和 `as` 本身有微小的开销，但它们通常比直接强制转换（可能抛出异常）更安全，且性能差异在大多数场景下可以忽略不计。
缓存 `System.Type` 对象没有必要。
缓存 `as` 转换的结果，在绝大多数情况下是没有必要且可能有害的（增加代码复杂性、潜在的 bug）。现代 C 的模式匹配（`is Type variable`）已经提供了一种既安全又高效的方式来处理类型检查和转换，它消除了显式缓存转换结果的需求。
只有在你经过了严格的性能分析，证明 `is` 或 `as` 的重复调用是瓶颈，并且能够设计出正确且易于维护的缓存机制时，才需要考虑缓存转换结果。对于绝大多数开发者而言，优先使用模式匹配和编写清晰、类型安全的代码是更重要的。
我们先来深入理解一下 `is` 和 `as` 的工作原理，这有助于我们判断其效率和是否需要缓存。
`is` 关键字：类型检查
`is` 关键字用于判断一个对象是否是特定类型，或者是否能被隐式转换为特定类型。它返回一个布尔值（`true` 或 `false`）。
底层机制：
当您使用 `obj is Type` 时，C 运行时会执行以下操作：
1. 检查对象是否为 `null`： 如果 `obj` 是 `null`，并且 `Type` 是一个引用类型，`is` 操作会返回 `false`。如果 `Type` 是值类型，`is` 操作也会返回 `false`（因为 `null` 不能被转换为值类型）。
2. 运行时类型检查： 运行时会获取 `obj` 的实际类型，并与 `Type` 进行比较。这个比较会考虑继承关系。如果 `obj` 的运行时类型是 `Type`，或者 `obj` 的运行时类型是 `Type` 的派生类，或者 `obj` 的运行时类型实现了 `Type` 接口（如果 `Type` 是接口），那么 `is` 会返回 `true`。
性能考量：
开销： `is` 操作本身涉及一次运行时类型检查。在 .NET 的底层，这通常是通过查找对象的类型信息（Type Object）并进行一系列的比较来完成的。对于大多数对象，这个查找和比较过程是相当快的。
与直接转换的对比： 与直接进行不安全转换（如 `(Type)obj`）相比，`is` 稍微“慢”一点，因为它需要进行一个额外的布尔判断。但这个“慢”通常是微不足道的，尤其是在现代 CPU 上。
什么情况下开销更明显？
非常频繁的调用： 如果在一个极度对性能敏感的循环中，每秒执行数百万次 `is` 检查，那么即使是很小的开销累积起来也可能变得可观。
复杂的类型层次结构： 如果对象和目标类型之间存在很深的继承链，或者涉及接口的复杂实现，运行时需要遍历更多层级来确定兼容性，这会增加一点开销。
值类型： 对值类型使用 `is` 会涉及装箱/拆箱（boxing/unboxing）操作（如果进行类型比较），这会带来额外的开销。例如，`int i = 10; object obj = i; bool result = obj is int;` 这里 `obj is int` 涉及将 `obj` 中的 `int` 拆箱，然后与 `int` 类型进行比较。
`as` 关键字：安全类型转换
`as` 关键字用于将一个对象安全地转换为另一个类型。如果转换成功，它返回转换后的对象；如果转换失败（对象不是目标类型，或为 `null`），它返回 `null`。
底层机制：
当您使用 `obj as Type` 时，C 运行时会执行以下操作：
1. 检查对象是否为 `null`： 如果 `obj` 是 `null`，`as` 操作直接返回 `null`。
2. 运行时类型检查与转换： 运行时会获取 `obj` 的实际类型，并与 `Type` 进行兼容性检查（与 `is` 类似）。
如果兼容，运行时会将 `obj` 转换为 `Type` 类型并返回。
如果不兼容，`as` 操作会直接返回 `null`，而不会抛出 `InvalidCastException`（这是直接强制类型转换会做的）。
性能考量：
开销： `as` 操作同样涉及运行时类型检查，并且在成功时还包含了实际的类型转换操作。因此，`as` 的开销通常比 `is` 稍微高一点，因为它包含了转换这一步。
优势： `as` 的最大优势在于它的安全性。它避免了 `InvalidCastException`。
与 `is` + 强制转换的对比：
`if (obj is Type t) { ... }` (C 7+ 的模式匹配) 实际上将 `is` 和 `as` 的优势结合了起来。它先检查类型，如果成功，则将转换结果直接赋给一个新变量 `t`，并且 `t` 是目标类型。这通常比先 `is` 再 `as` 或强制转换更高效，因为它只执行一次类型检查和一次转换（如果有）。
`if (obj is Type) { Type t = (Type)obj; ... }` 这种写法会进行两次类型检查：一次 `is`，一次强制转换。虽然现代 .NET 编译器和运行时可能会进行一些优化，但理论上讲，这不如模式匹配高效。
`Type t = obj as Type; if (t != null) { ... }` 这种写法执行一次类型检查和一次（潜在的）赋值。
影响效率的因素总结
1. 类型层次结构深度： 越深的继承或接口实现，检查越复杂。
2. 值类型 vs 引用类型： 对值类型进行 `is` 或 `as` 操作，如果涉及到装箱/拆箱，开销会显著增加。
3. `null` 检查： `is` 和 `as` 都内置了对 `null` 的处理，这本身是高效的。
4. C 版本与模式匹配： C 7 及更高版本引入的模式匹配 (`if (obj is Type t)`) 是最推荐的，它通常比传统的 `is` + 强制转换或 `as` + `null` 检查更高效，因为它避免了重复的类型检查。
有必要缓存吗？
“缓存”在这里通常指的是将某个类型对象（`System.Type`）或者某个转换结果缓存起来。
1. 缓存 `System.Type` 对象：
`typeof(Type)`: `typeof` 操作会返回一个 `System.Type` 对象。对同一个类型，`typeof` 总是返回同一个 `System.Type` 实例。
`obj.GetType()`: `GetType()` 方法返回对象运行时实际的 `System.Type` 对象。对于同一个对象实例，`GetType()` 总是返回同一个 `System.Type` 实例。
`is` 和 `as` 使用 `System.Type`： `is` 和 `as` 关键字在底层会使用 `System.Type` 对象来进行类型比较。
结论： 缓存 `System.Type` 对象通常没有必要，因为 C 编译器和 .NET 运行时已经对 `typeof` 和 `GetType()` 返回的 `System.Type` 实例进行了优化，确保了单例性。频繁地使用 `typeof(MyClass)` 或者 `instance.GetType()` 不会产生显著的性能问题，它们返回的都是同一个静态的 `Type` 对象。
2. 缓存转换结果：
何时缓存？ 如果你在一个非常频繁的循环中，并且每次都需要将同一个对象转换为同一个类型，并且这个转换过程（特别是 `as`）比直接访问已转换变量的开销要大，那么可以考虑缓存。
示例场景： 假设你有一个方法，接收一个 `object`，你需要对其进行 `as SomeSpecificType` 转换，然后调用 `SomeSpecificType` 的一个方法。如果你知道传入的 `object` 绝大多数情况都是 `SomeSpecificType`，并且这个方法会被极频繁地调用：
```csharp
// 不缓存，每次都 as
public void ProcessObject(object obj)
{
SomeSpecificType specificObj = obj as SomeSpecificType;
if (specificObj != null)
{
specificObj.DoSomething();
}
}
// 尝试缓存（但通常不是好主意，或者需要更复杂的逻辑）
// 这里的缓存设计本身就有很多问题，仅为说明思路
private SomeSpecificType _cachedSpecificObj;
private object _lastProcessedObj; // 需要一种机制来判断是否需要重新转换
public void ProcessObjectWithCacheAttempt(object obj)
{
if (obj == _lastProcessedObj && _cachedSpecificObj != null)
{
// 假设 obj == _lastProcessedObj 意味着 obj 没变，且上次转换成功
_cachedSpecificObj.DoSomething();
}
else
{
_lastProcessedObj = obj; // 记录当前处理的obj
SomeSpecificType specificObj = obj as SomeSpecificType;
if (specificObj != null)
{
_cachedSpecificObj = specificObj; // 缓存转换结果
specificObj.DoSomething();
}
else
{
_cachedSpecificObj = null; // 清除缓存，因为转换失败
}
}
}
```
这种缓存方式非常脆弱，容易出错（例如，如果 `_lastProcessedObj` 被其他地方修改，或者 `obj` 引用指向的实际对象内容改变了但引用没变），而且管理起来复杂。
何时不需要缓存？
C 7+ 模式匹配： `if (obj is SomeSpecificType specificObj)` 是最清晰、最安全、性能也相当不错的方式。它直接在 `if` 块内部创建了 `specificObj` 变量。你不需要额外去缓存 `specificObj`，因为它在 `if` 块的作用域内是可用的。
一次性转换： 如果你只需要进行一次或几次转换，那么缓存完全没有必要。
不确定性： 如果你不知道对象是否会是目标类型，`as` 返回 `null` 的情况很常见，这时缓存的意义不大，因为你无法保证缓存是有效的。
对象生命周期： 缓存转换结果意味着你需要管理这个缓存的生命周期。如果原始对象生命周期很短，或者你不再需要转换后的对象，缓存的转换结果可能就成了无用数据。
更常见的“性能优化”思路，而不是显式缓存转换结果：
1. 优先使用模式匹配：
```csharp
if (myObject is MySpecificType specificObject)
{
// specificObject 已经被安全地转换为 MySpecificType 并且可以直接使用
specificObject.Method();
}
```
这是最干净、最符合现代 C 风格且通常足够高效的方式。
2. 明确你的类型： 如果你的代码逻辑允许，尽量在方法签名中就明确指定你需要的类型，而不是总是通过 `object` 来传递，这样可以避免使用 `is` 或 `as`。
```csharp
// 避免
public void Process(object obj) { ... }
// 优先
public void Process(MySpecificType obj) { ... }
```
3. 避免对值类型进行 `is` 或 `as`： 如果你频繁地将 `object` 转换回值类型（如 `int`, `DateTime`），考虑是否能使用更类型安全的方式，或者在可能的情况下，将 `object` 转换为 `Nullable
总结来说：
`is` 和 `as` 本身有微小的开销，但它们通常比直接强制转换（可能抛出异常）更安全，且性能差异在大多数场景下可以忽略不计。
缓存 `System.Type` 对象没有必要。
缓存 `as` 转换的结果，在绝大多数情况下是没有必要且可能有害的（增加代码复杂性、潜在的 bug）。现代 C 的模式匹配（`is Type variable`）已经提供了一种既安全又高效的方式来处理类型检查和转换，它消除了显式缓存转换结果的需求。
只有在你经过了严格的性能分析，证明 `is` 或 `as` 的重复调用是瓶颈，并且能够设计出正确且易于维护的缓存机制时，才需要考虑缓存转换结果。对于绝大多数开发者而言，优先使用模式匹配和编写清晰、类型安全的代码是更重要的。
网友意见
首先回答一个问题：is/as 关键字是通过CLR中的 isinst 指令实现，而非反射。
isinst 在当下CoreCLR实现中，对于引用以及值类型，JIT会生成代码调用CoreCLR内部的FCall方法 JIT_IsInstanceOfClass_PortableJIT_IsInstanceOfClass ，而对于接口类型的断定会调用JIT_IsInstanceOfInterface_PortableJIT_IsInstanceOfInterface 。
这里以 JIT_IsInstanceOfClass_Portable 为例：
HCIMPL2(Object*, JIT_IsInstanceOfClass_Portable, MethodTable* pTargetMT, Object* pObject) { FCALL_CONTRACT; //对传入对象引用判空 if (NULL == pObject) { return NULL; } //获取对象本身的MethodTable PTR_VOID pMT = pObject->GetMethodTable(); //遍历继承链，试图比较是否有相等的类型 do { if (pMT == pTargetMT) return pObject; pMT = MethodTable::GetParentMethodTableOrIndirection(pMT); } while (pMT); //判断是否有类型等效 if (!pObject->GetMethodTable()->HasTypeEquivalence()) { return NULL; } ENDFORBIDGC(); return HCCALL2(JITutil_IsInstanceOfAny, CORINFO_CLASS_HANDLE(pTargetMT), pObject); } 可以看到整个流程相当简单，核心就是获取对象的MethodTable在继承链上与目标MethodTable比较。一般来说只要继承链不是很长，都不会存在过多的Overhead。
当然其中另一个因素是FCall本身就是为托管代码对Runtime内部高性能方法调用所设计的：
- 其参数顺序遵循JIT的调用约定，无需调整参数顺序。
- 与比普通P/Invoke(也就是NDirectCall)更加简单，不存在对参数的Check与Marshaling
综合上面两点，对 isinst 指令JIT生成的不过仅是简单的参数传递与一个call而已，Overhead不成大问题。
附：对代码
JIT为 isinst 指令生成的本机代码(x86)为
为了验证我们的猜想，进行实验对比：
对总是使用as
缓存as结果
10000次重复流程中，缓存as结果得到的时间消耗大概为3.4~3.7ms
而直接使用as不相上下，时间消耗大概为3.3~3.6ms
因此在最后我们可以得出结论，是否缓存as对运行时间的影响是无关痛痒的。
应评论要求用Stopwatch包裹住for循环，循环次数增加到一千万，总是使用as的时间消耗在40~50ms，而使用缓存策略则在100~110ms（带反转）就不放图了，懒。
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