c# Expression.Compile() 的性能开销和并发缓存

Expression.Compile() 不应频繁调用，因其每次都会触发IL生成、JIT编译和委托创建，导致高CPU、GC压力及内存泄漏；正确做法是通过结构化key在ConcurrentDictionary或IMemoryCache中缓存编译结果。

Expression.Compile() 为什么不能每次都调用

每次调用 Expression.Compile() 都会触发 IL 生成、JIT 编译和委托创建，底层涉及 DynamicMethod 或 AssemblyBuilder（.NET Core/5+ 默认走 DynamicMethod），实际开销远高于普通方法调用。在高并发场景下，反复编译同一表达式会导致 CPU 突增、GC 压力上升，甚至触发 JIT 线程争用。

典型错误模式是：在循环里或高频请求中对相同结构的 Expression> 反复 Compile()，比如动态构建查询条件时没做缓存。

• 编译一次平均耗时约 0.1–1ms（取决于表达式复杂度），但并发 100 线程同时编译同一表达式，可能产生上百个等效但互不共享的委托实例
• 生成的委托对象不可回收——它们被 JIT 和运行时内部强引用，长期驻留内存
• .NET 6+ 对简单表达式有轻微优化（如常量折叠），但不改变编译本质开销

手动缓存 Expression.Compile() 结果的正确姿势

缓存核心是「键唯一性 + 线程安全」。不能只用 Expression.ToString() 当 key——它不稳定（节点顺序、调试信息可能变），也不反映语义等价性。推荐用表达式结构哈希或标准化后比较。

最简可行方案是用 ConcurrentDictionary，key 由表达式类型 + 关键参数组合生成（例如字段名、操作符、字面值）：

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private static readonly ConcurrentDictionary> _cache 
    = new();
public static Func GetFilter(string propertyName, object value)
{
var key = $"Person_{propertyName}Equals{value}";
return cache.GetOrAdd(key,  => 
{
var param = Expression.Parameter(typeof(Person));
var body = Expression.Equal(
Expression.Property(param, propertyName),
Expression.Constant(value)
);
return Expression.Lambda>(body, param).Compile();
});
}

• 避免把整个 Expression 对象当 key（它没重写 GetHashCode，默认是引用哈希）
• 不要在 lambda 捕获外部变量（如 value 是局部变量），否则闭包会阻止委托被缓存复用
• 若表达式含 Expression.Constant(new object())，该对象每次新建，导致 key 不一致——应提前提取为静态只读字段

Expression.Compile() 在 ASP.NET Core 中的常见误用

在控制器或中间件里动态构建并编译表达式（如基于查询字符串生成过滤器），极易成为性能瓶颈点。框架本身不帮你缓存，全靠自己设计生命周期。

• Scoped 服务里缓存需注意：Scoped 实例随请求创建，缓存无法跨请求共享——应提升到 Singleton 服务中
• 使用 Microsoft.Extensions.Caching.Memory.IMemoryCache 时，key 必须可序列化且稳定；建议用 MemoryCacheEntryOptions.SlidingExpiration 防止无限增长
• EF Core 的 Where(expression) 内部已缓存编译结果（针对相同表达式树结构），但仅限于 EF 自己解析的子集；手写复杂表达式仍需自行管理

替代方案：Expression.Compile() 的轻量级选项

如果只是需要“类似委托”的调用能力，且表达式结构固定，可考虑绕过编译：

• 用 Expression.Evaluate()（需引入 System.Linq.Expressions.Extensions 第三方包）——解释执行，无编译开销，适合低频、调试场景
• 预定义一组常用表达式模板（如 static readonly Expression> EqualTo = ...），运行时替换参数节点再编译，减少重复生成
• .NET 7+ 支持 Expression.CompileFast()（非官方 API，来自 FastExpressionCompiler 库），比原生快 2–5 倍，且支持更广的表达式语法

真正复杂的动态逻辑（如用户自定义规则引擎），建议直接上 Roslyn 编译 C# 字符串为程序集，虽然启动慢，但执行期零开销，且可卸载。