C# IQueryable<T>揭開表達(dá)式樹的神秘面紗
什么是樹？
什么是樹？這個(gè)問題好像有點(diǎn)白癡。樹不就是樹嘛。
我們從最下面的主干開始往上看，主枝-分支-分支....可以說是無限分支下去。我們倒過來看就是這樣：
平時(shí)我們用得最多的樹結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)就是XML了，節(jié)點(diǎn)下面可以無限添加子節(jié)點(diǎn)。我們想想平時(shí)還用過什么樹結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，比如：菜單無限分級、評論區(qū)的樓層。
這和我們今天講的有毛關(guān)系啊。... 我們今天主要就是來分析表達(dá)式樹的。、
lambda表達(dá)式和表達(dá)式樹的區(qū)別：
Lambda表達(dá)式：
Func<Student, bool> func = t => t.Name == "農(nóng)碼一生";
表達(dá)式樹：
Expression<Func<Student, bool>> expression = t => t.Name == "農(nóng)碼一生";
咋一看，沒啥區(qū)別啊。表達(dá)式只是用Expression包了一下而已。那你錯了，這只是Microsoft給我們展示的障眼法，我們看編譯后的C#代碼：
第一個(gè)lambda表達(dá)式編譯成了匿名函數(shù)，第二個(gè)表達(dá)式樹編譯成一了一堆我們不認(rèn)識的東西，遠(yuǎn)比我們原來寫的lambda復(fù)雜得多。
結(jié)論：
我們平時(shí)使用的表達(dá)式樹，是編寫的lambda表達(dá)式然后編譯成的表達(dá)式樹，也就是說平時(shí)一般情況使用的表達(dá)式樹都是編譯器幫我們完成的。（當(dāng)然，我們可以可以手動的主動的去創(chuàng)表達(dá)式樹。只是太麻煩，不是必要情況沒有誰愿意去干這個(gè)苦活呢）
我們來看看表達(dá)式樹到底有什么神奇的地方：
有沒有看出點(diǎn)感覺來？Body里面有Right、Left，Right里面又有Right、Left，它們的類型都是繼承自Expression。這種節(jié)點(diǎn)下面有節(jié)點(diǎn)，可以無限附加下去的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)我們稱為樹結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。也就是我們的表達(dá)式樹。
補(bǔ)：上面的Student實(shí)體類：
public class Student
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
public string Address { get; set; }
public string Sex { get; set; }
}
解析表達(dá)式樹
上面我們看到了所謂的表達(dá)式樹，其他也沒有想象的那么復(fù)雜嘛。不就是一個(gè)樹結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)嘛。如果我們要實(shí)現(xiàn)自己的orm，免不了要解析表達(dá)式樹。一般說到解析樹結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)都會用到遞歸算法。下面我們開始解析表達(dá)式樹。
先定義解析方法：
//表達(dá)式解析
public static class AnalysisExpression
{
public static void VisitExpression(Expression expression)
{
switch (expression.NodeType)
{
case ExpressionType.Call://執(zhí)行方法
MethodCallExpression method = expression as MethodCallExpression;
Console.WriteLine("方法名:" + method.Method.Name);
for (int i = 0; i < method.Arguments.Count; i++)
VisitExpression(method.Arguments[i]);
break;
case ExpressionType.Lambda://lambda表達(dá)式
LambdaExpression lambda = expression as LambdaExpression;
VisitExpression(lambda.Body);
break;
case ExpressionType.Equal://相等比較
case ExpressionType.AndAlso://and條件運(yùn)算
BinaryExpression binary = expression as BinaryExpression;
Console.WriteLine("運(yùn)算符:" + expression.NodeType.ToString());
VisitExpression(binary.Left);
VisitExpression(binary.Right);
break;
case ExpressionType.Constant://常量值
ConstantExpression constant = expression as ConstantExpression;
Console.WriteLine("常量值:" + constant.Value.ToString());
break;
case ExpressionType.MemberAccess:
MemberExpression Member = expression as MemberExpression;
Console.WriteLine("字段名稱:{0}，類型:{1}", Member.Member.Name, Member.Type.ToString());
break;
default:
Console.Write("UnKnow");
break;
}
}
}
調(diào)用解析方法：
Expression<Func<Student, bool>> expression = t => t.Name == "農(nóng)碼一生" && t.Sex == "男"; AnalysisExpression.VisitExpression(expression);
一層一層的往子節(jié)點(diǎn)遞歸，直到遍歷完所有的節(jié)點(diǎn)。最后打印效果如下：
基本上我們想要的元素和值都取到了，接著怎么組裝就看你自己的心情了。是拼成sql，還是生成url，請隨意！
實(shí)現(xiàn)自己的IQueryable<T>、IQueryProvider
僅僅解析了表達(dá)式樹就可以搗鼓自己的orm了？不行，起碼也要基于IQueryable<T>接口來編碼吧。
接著我們自定義個(gè)類MyQueryable<T>繼承接口IQueryable<T>：
public class MyQueryable<T> : IQueryable<T>
{
public IEnumerator<T> GetEnumerator()
{
throw new NotImplementedException();
}
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
{
throw new NotImplementedException();
}
public Type ElementType
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
public Expression Expression
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
public IQueryProvider Provider
{
get { throw new NotImplementedException(); }
}
}
我們看到其中有個(gè)接口屬性IQueryProvider，這個(gè)接口的作用大著呢，主要作用是在執(zhí)行查詢操作符的時(shí)候重新創(chuàng)建IQueryable<T>并且最后遍歷的時(shí)候執(zhí)行sql遠(yuǎn)程取值。我們還看見了Expression 屬性。
現(xiàn)在我們明白了IQueryable<T>和Expression（表達(dá)式樹）的關(guān)系了吧：
IQueryable<T>最主要的作用就是用來存儲Expression（表達(dá)式樹）
下面我們也自定義現(xiàn)實(shí)了IQueryProvider接口的類MyQueryProvider：
public class MyQueryProvider : IQueryProvider
{
public IQueryable<TElement> CreateQuery<TElement>(Expression expression)
{
throw new NotImplementedException();
}
public IQueryable CreateQuery(Expression expression)
{
throw new NotImplementedException();
}
public TResult Execute<TResult>(Expression expression)
{
throw new NotImplementedException();
}
public object Execute(Expression expression)
{
throw new NotImplementedException();
}
}
上面全是自動生成的偽代碼，下面我們來填充具體的實(shí)現(xiàn)：
public class MyQueryProvider : IQueryProvider
{
public IQueryable<TElement> CreateQuery<TElement>(Expression expression)
{
return new MyQueryable<TElement>(expression);
}
public IQueryable CreateQuery(Expression expression)
{
throw new NotImplementedException();
}
public TResult Execute<TResult>(Expression expression)
{
return default(TResult);
}
public object Execute(Expression expression)
{
return new List<object>();
}
}
public class MyQueryable<T> : IQueryable<T>
{
public MyQueryable()
{
_provider = new MyQueryProvider();
_expression = Expression.Constant(this);
}
public MyQueryable(Expression expression)
{
_provider = new MyQueryProvider();
_expression = expression;
}
public Type ElementType
{
get { return typeof(T); }
}
private Expression _expression;
public Expression Expression
{
get { return _expression; }
}
private IQueryProvider _provider;
public IQueryProvider Provider
{
get { return _provider; }
}
public IEnumerator GetEnumerator()
{
return (Provider.Execute(Expression) as IEnumerable).GetEnumerator();
}
IEnumerator<T> IEnumerable<T>.GetEnumerator()
{
var result = _provider.Execute<List<T>>(_expression);
if (result == null)
yield break;
foreach (var item in result)
{
yield return item;
}
}
}
執(zhí)行代碼：
var aa = new MyQueryable<Student>(); var bb = aa.Where(t => t.Name == "農(nóng)碼一生"); var cc = bb.Where(t => t.Sex == "男"); var dd = cc.AsEnumerable(); var ee = cc.ToList();
結(jié)論：
- 每次在執(zhí)行Where查詢操作符的時(shí)候IQueryProvider會為我們創(chuàng)建一個(gè)新的IQueryable<T>
- 調(diào)用AsEnumerable()方法的時(shí)候并不會去實(shí)際取值（只是得到一個(gè)IEnumerable）[注意：在EF里面查詢不要先取IEnumerable后濾篩，因?yàn)锳sEnumerable()會生成查詢?nèi)淼膕ql]
- 執(zhí)行ToList()方法時(shí)才去真正調(diào)用迭代器GetEnumerator()取值
- 真正取值的時(shí)候，會去執(zhí)行IQueryProvider中的Execute方法。（就是在調(diào)用這個(gè)方法的時(shí)候解析表達(dá)式數(shù)，然后執(zhí)行取得結(jié)果）
我們看到真正應(yīng)該辦實(shí)事的Execute 我們卻讓他返回默認(rèn)值了。
現(xiàn)在估計(jì)有人不爽了，你到是具體實(shí)現(xiàn)下Execute。好吧?。ㄆ鋵?shí)通過上面說的解析表達(dá)式樹，你可以自己在這里做想做的任何事了。）
首先為了簡單起見，我們用一個(gè)集合做為數(shù)據(jù)源：
//構(gòu)造Student數(shù)組
public static List<Student> StudentArrary = new List<Student>()
{
new Student(){Name="農(nóng)碼一生", Age=26, Sex="男", Address="長沙"},
new Student(){Name="小明", Age=23, Sex="男", Address="岳陽"},
new Student(){Name="嗨-妹子", Age=25, Sex="女", Address="四川"}
};
然后，重新寫一個(gè)VisitExpression2方法：（和之前的區(qū)別： 現(xiàn)在目的是取表達(dá)式樹中的表達(dá)式，而不是重新組裝成sql或別的）
public static void VisitExpression2(Expression expression, ref List<LambdaExpression> lambdaOut)
{
if (lambdaOut == null)
lambdaOut = new List<LambdaExpression>();
switch (expression.NodeType)
{
case ExpressionType.Call://執(zhí)行方法
MethodCallExpression method = expression as MethodCallExpression;
Console.WriteLine("方法名:" + method.Method.Name);
for (int i = 0; i < method.Arguments.Count; i++)
VisitExpression2(method.Arguments[i], ref lambdaOut);
break;
case ExpressionType.Lambda://lambda表達(dá)式
LambdaExpression lambda = expression as LambdaExpression;
lambdaOut.Add(lambda);
VisitExpression2(lambda.Body, ref lambdaOut);
break;
case ExpressionType.Equal://相等比較
case ExpressionType.AndAlso://and條件運(yùn)算
BinaryExpression binary = expression as BinaryExpression;
Console.WriteLine("運(yùn)算符:" + expression.NodeType.ToString());
VisitExpression2(binary.Left, ref lambdaOut);
VisitExpression2(binary.Right, ref lambdaOut);
break;
case ExpressionType.Constant://常量值
ConstantExpression constant = expression as ConstantExpression;
Console.WriteLine("常量值:" + constant.Value.ToString());
break;
case ExpressionType.MemberAccess:
MemberExpression Member = expression as MemberExpression;
Console.WriteLine("字段名稱:{0}，類型:{1}", Member.Member.Name, Member.Type.ToString());
break;
case ExpressionType.Quote:
UnaryExpression Unary = expression as UnaryExpression;
VisitExpression2(Unary.Operand, ref lambdaOut);
break;
default:
Console.Write("UnKnow");
break;
}
}
然后重新實(shí)現(xiàn)方法Execute：
public TResult Execute<TResult>(Expression expression)
{
List<LambdaExpression> lambda = null;
AnalysisExpression.VisitExpression2(expression, ref lambda);//解析取得表達(dá)式數(shù)中的表達(dá)式
IEnumerable<Student> enumerable = null;
for (int i = 0; i < lambda.Count; i++)
{
//把LambdaExpression轉(zhuǎn)成Expression<Func<Student, bool>>類型
//通過方法Compile()轉(zhuǎn)成委托方法
Func<Student, bool> func = (lambda[i] as Expression<Func<Student, bool>>).Compile();
if (enumerable == null)
enumerable = Program.StudentArrary.Where(func);//取得IEnumerable
else
enumerable = enumerable.Where(func);
}
dynamic obj = enumerable.ToList();//（注意：這個(gè)方法的整個(gè)處理過程，你可以換成解析sql執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢，或者生成url然后請求獲取數(shù)據(jù)。）
return (TResult)obj;
}
執(zhí)行過程：
個(gè)人對IQueryable延遲加載的理解：
- 前段部分的查詢操作符只是把邏輯分解存入表達(dá)式樹，并沒有遠(yuǎn)程執(zhí)行sql。
- foreache執(zhí)行的是IEnumerable<T>，然而IEnumerable<T>同樣具有延遲加載的特性。每次迭代的時(shí)候才真正的取數(shù)據(jù)。且在使用導(dǎo)航屬性的時(shí)候會再次查詢數(shù)據(jù)庫。(下次說延遲加載不要忘記了IEnumerable的功勞哦！)
小知識：
表達(dá)式樹轉(zhuǎn)成Lambda表達(dá)式：
Expression<Func<Student, bool>> expression = t => t.Name == "農(nóng)碼一生"; Func<Student, bool> func = expression.Compile();
總結(jié)
表達(dá)式樹的分析就告一段落了，其中還有很多細(xì)節(jié)或重要的沒有分析到。下次有新的心得再來總結(jié)。
感覺表達(dá)式樹就是先把表達(dá)式打散存在樹結(jié)構(gòu)里（一般打散的過程是編譯器完成），然后可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)源或接口重新組裝成自己想要的任何形式，這也讓我們實(shí)現(xiàn)自己的orm成為了可能。
今天主要是對表達(dá)式樹的解析、和實(shí)現(xiàn)自己的IQueryable<T>、IQueryProvider做了一個(gè)記錄和總結(jié)，其中不定有錯誤的結(jié)論或說法，輕點(diǎn)拍！
以上就是C# IQueryable<T>揭開表達(dá)式樹的神秘面紗的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C# IQueryable<T>的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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