c#中LINQ的基本用法(三)
一.并行LINQ
System.Linq名稱(chēng)空間中包含的類(lèi)ParallelEnumerable可以分解查詢(xún)的工作，使其分布在多個(gè)線(xiàn)程上。
盡管Enumerable類(lèi)給IEnumerable<T>接口定義了擴(kuò)展方法，但ParallelEnumerable類(lèi)的大多數(shù)擴(kuò)展方法是ParallerQuery<TSource>類(lèi)的擴(kuò)展。例如，AsParallel()方法，它擴(kuò)展了IEnumerable<T>接口，返回ParallelQuery<T>類(lèi)，所以正常的集合類(lèi)可以以平行方式查詢(xún)。
1.并行查詢(xún)
下面演示并行LINQ(Parallel LINQ,PLINQ)：
//用隨機(jī)值填充一個(gè)大型的int集合
// Enumerable.Range(0, arraySize)，生成指定范圍內(nèi)的整數(shù)的空序列。
//Select(x => r.Next(140)),用小于140的數(shù)填充集合
static IEnumerable<int> SampleData()
{
const int arraySize = 100000000;
var r = new Random();
return Enumerable.Range(0, arraySize).Select(x => r.Next(140)).ToList();
}
static void IntroParallel()
{
var data = SampleData();
var watch = new Stopwatch();
//非并行LINQ
watch.Start();
var q1 = (from x in data
where Math.Log(x) < 4
select x).Average();
watch.Stop();
Console.WriteLine("sync {0}, result: {1}", watch.ElapsedMilliseconds, q1);
watch.Reset();
//使用data.AsParallel()進(jìn)行并行LINQ
watch.Start();
var q2 = (from x in data.AsParallel()
where Math.Log(x) < 4
select x).Average();
watch.Stop();
Console.WriteLine("async {0}, result: {1}", watch.ElapsedMilliseconds, q2);
}輸出;
發(fā)現(xiàn)并行查詢(xún)時(shí)間用的少，在并行查詢(xún)時(shí)CPU利用率達(dá)到100%
與LINQ基礎(chǔ)(二)（http://www.dbjr.com.cn/article/244215.htm）中的LINQ查詢(xún)一樣，編譯器會(huì)修改語(yǔ)法，以調(diào)用AsParallel，Where(),Select(),Average()方法：
var q2 = data.AsParallel().Where(x => Math.Log(x)<4).Select(x => x).Average();
AsParallel()方法用ParallerEnumerable類(lèi)定義，以擴(kuò)展IEnumerable<T>接口，所以可以對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)組調(diào)用它。AsParallel()方法返回ParallerQuery<T>。因?yàn)榉祷氐念?lèi)型，所以編譯器選擇的Where()方法是ParallerEnumerable.Where(),而不是Enumerable.Where()。
對(duì)于PrarllelEnumerable類(lèi)，查詢(xún)是分區(qū)的，以便多個(gè)線(xiàn)程可以同時(shí)處理該查詢(xún)。集合可以分為多個(gè)部分，其中每個(gè)部分由不同的線(xiàn)程處理。完成分區(qū)的工作后，就需要合并，獲得所有部分的總和。
2.分區(qū)器
AsParallel()方法不僅擴(kuò)展了IEnumerable<T>接口，還擴(kuò)展了Partitioner類(lèi)。通過(guò)它可以影響要?jiǎng)?chuàng)建的分區(qū)。
Partitioner類(lèi)用System,Collection.Concurrent名稱(chēng)空間定義，并且有不同的變體。Create()方法接受實(shí)現(xiàn)了IList<T>類(lèi)的數(shù)組或?qū)ο?，以及Boolean類(lèi)型的參數(shù)，返回一個(gè)不同的Partitioner類(lèi)型。Create()方法有多個(gè)重載版本。
var q2 = (from x in Partitioner.Create(data).AsParallel() where Math.Log(x) < 4 select x).Average();
也可以對(duì)AsParallel()方法接著調(diào)用WithExecutionMode()和WithDegreeOfParallelism()方法，來(lái)影響并行機(jī)制。WithExecutionMode()方法可以傳遞ParallelExecutionMode的一個(gè)Default值或者ForceParallelism值。默認(rèn)情況下，并行LINQ避免使用系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)很高的并行機(jī)制。WithDegreeOfParallelism()方法，可以傳遞一個(gè)整數(shù)值，以指定應(yīng)并行運(yùn)行的最大任務(wù)數(shù)。如果查詢(xún)不應(yīng)使用全部CPU，這個(gè)方法很有用。
3.取消
要取消長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的查詢(xún)，可以給查詢(xún)添加WithCancellation()方法，并傳遞一個(gè)CancellationToken令牌作為參數(shù)。CancellationToken令牌從CancellationTokenSource類(lèi)中創(chuàng)建。
舉個(gè)例子，下面的查詢(xún)?cè)趩为?dú)的線(xiàn)程中運(yùn)行，如果取消了查詢(xún)，在該線(xiàn)程中捕獲一個(gè)OperationCanceledException類(lèi)型的異常。在主線(xiàn)程中，可以調(diào)用CancellationTokenSource類(lèi)的Cancle()方法取消任務(wù)。
var data = SampleData();
var watch = new Stopwatch();
watch.Start();
Console.WriteLine("filled array");
var sum1 = (from x in data
where Math.Log(x) < 4
select x).Average();
Console.WriteLine("sync result {0}", sum1);
var cts = new CancellationTokenSource();
Task.Factory.StartNew(() =>
{
try
{
var res = (from x in data.AsParallel().WithCancellation(cts.Token)
where Math.Log(x) < 4
select x).Average();
Console.WriteLine("query finished, result: {0}", res);
}
catch (OperationCanceledException ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
});
watch.Stop();
Console.WriteLine("async {0}, result: {1}", watch.ElapsedMilliseconds, "res");
Console.WriteLine("query started");
Console.Write("cancel? ");
string input = Console.ReadLine();
if (input.ToLower().Equals("y"))
{
cts.Cancel();
Console.WriteLine("sent a cancel");
}
Console.WriteLine("press return to exit");
Console.ReadLine();二.表達(dá)式樹(shù)
在LINQ To Object 中，擴(kuò)展方法需要將一個(gè)委托類(lèi)型作為參數(shù)，這樣就可以將lambda表達(dá)式賦予參數(shù)。lambda表達(dá)式也可以賦予Expression<T>類(lèi)型的參數(shù)，C#編譯器根據(jù)類(lèi)型給lambda表達(dá)式定義不同的行為。如果類(lèi)型是Expression<T>，編譯器就從lambda表達(dá)式中創(chuàng)建一個(gè)表達(dá)式樹(shù)，并存儲(chǔ)在程序集中。這樣就可以在運(yùn)行期間分析表達(dá)式樹(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化，以便查詢(xún)數(shù)據(jù)源。
var racers = from r in Formula1.GetChampions() where r.Wins > 15 && (r.Country == "Brazil" || r.Country == "Austria") select r;
這個(gè)查詢(xún)表達(dá)式使用了擴(kuò)展方法Where(),Select()方法。Enumerable類(lèi)定義了Where()方法，并將委托類(lèi)型Func<T,bool>作為參數(shù)謂詞：
public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>(this IEnumerable<TSource> source,Func<TSource,bool> predicate);
這樣，就可以把lambda表達(dá)式賦予委托predicate。
除了使用委托之外，編譯器還會(huì)把表達(dá)式樹(shù)放在程序集中。表達(dá)式樹(shù)可以在運(yùn)行期間讀取。表達(dá)式樹(shù)從派生自抽象基類(lèi)Expression的類(lèi)中構(gòu)建。Expression和Expression<T>不同。繼承自Expression類(lèi)的表達(dá)式類(lèi)有BinaryExpression,ConstantExpression,InvocationExpression等。編譯器會(huì)從lambda表達(dá)式中創(chuàng)建表達(dá)式樹(shù)。
例如，lambda表達(dá)式r.Country == "Brazil"使用了ParameterExpression,MemberExpression,ConstantExpression,MethodCallExpression，來(lái)創(chuàng)建一個(gè)表達(dá)式樹(shù)，并將該樹(shù)存儲(chǔ)在程序集中，之后在運(yùn)行期間使用這個(gè)樹(shù)，創(chuàng)建一個(gè)用于底層數(shù)據(jù)源的優(yōu)化查詢(xún)：
//DisplayTree方法在控制臺(tái)上圖形化的顯示表達(dá)式樹(shù)。其中傳遞一個(gè)Expression對(duì)象，并根據(jù)表達(dá)式的類(lèi)型，把表達(dá)式的一些信息寫(xiě)到控制臺(tái)上
private static void DisplayTree(int indent, string message, Expression expression)
{
string output = String.Format("{0} {1} ! NodeType: {2}; Expr: {3} ",
"".PadLeft(indent, '>'), message, expression.NodeType, expression);
indent++;
switch (expression.NodeType)
{
case ExpressionType.Lambda:
Console.WriteLine(output);
LambdaExpression lambdaExpr = (LambdaExpression)expression;
foreach (var parameter in lambdaExpr.Parameters)
{
DisplayTree(indent, "Parameter", parameter);
}
DisplayTree(indent, "Body", lambdaExpr.Body);
break;
case ExpressionType.Constant:
ConstantExpression constExpr = (ConstantExpression)expression;
Console.WriteLine("{0} Const Value: {1}", output, constExpr.Value);
break;
case ExpressionType.Parameter:
ParameterExpression paramExpr = (ParameterExpression)expression;
Console.WriteLine("{0} Param Type: {1}", output, paramExpr.Type.Name);
break;
case ExpressionType.Equal:
case ExpressionType.AndAlso:
case ExpressionType.GreaterThan:
BinaryExpression binExpr = (BinaryExpression)expression;
if (binExpr.Method != null)
{
Console.WriteLine("{0} Method: {1}", output, binExpr.Method.Name);
}
else
{
Console.WriteLine(output);
}
DisplayTree(indent, "Left", binExpr.Left);
DisplayTree(indent, "Right", binExpr.Right);
break;
case ExpressionType.MemberAccess:
MemberExpression memberExpr = (MemberExpression)expression;
Console.WriteLine("{0} Member Name: {1}, Type: {2}", output,
memberExpr.Member.Name, memberExpr.Type.Name);
DisplayTree(indent, "Member Expr", memberExpr.Expression);
break;
default:
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("{0} {1}", expression.NodeType, expression.Type.Name);
break;
}
}
static void Main()
{
Expression<Func<Racer, bool>> expression = r => r.Country == "Brazil" && r.Wins > 6;
DisplayTree(0, "Lambda", expression);
}輸出：
使用Expression<T>類(lèi)型的一個(gè)例子是ADO.NET EF 和WCF數(shù)據(jù)服務(wù)的客戶(hù)端提供程序。這些技術(shù)用Expression<T>參數(shù)定義了擴(kuò)展方法。這樣，訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的LINQ提供程序就可以讀取表達(dá)式，創(chuàng)建一個(gè)運(yùn)行期間優(yōu)化的查詢(xún)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù)。
后面會(huì)單獨(dú)介紹表達(dá)式樹(shù)的使用。
三.LINQ提供程序
.NET包含幾個(gè)LINQ提供程序。LINQ提供程序?yàn)樘囟ǖ臄?shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的查詢(xún)操作符。LINQ提供程序也許會(huì)實(shí)現(xiàn)比LINQ定義的更多擴(kuò)展方法，但至少要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)操作符。LINQ To XML實(shí)現(xiàn)了一些專(zhuān)門(mén)用于XML的方法，后面會(huì)詳細(xì)介紹。
LINQ提供程序的實(shí)現(xiàn)方案是根據(jù)名稱(chēng)空間和第一個(gè)參數(shù)的類(lèi)型來(lái)選擇的。實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展方法的類(lèi)的名稱(chēng)空間必須是開(kāi)放的，否則擴(kuò)展方法就不在作用域內(nèi)。在LINQ to Objects中定義的Where()方法的參數(shù)和LINQ To Entities中定義的Where()方法的參數(shù)不同：
LINQ to Objects中定義的Where()方法：
public static IEnumerable<TSource> Where<TSource>(this IEnumerable<TSource> source,Func<TSource,bool> predicate);
LINQ To Entities中定義的Where()方法：
public static IQueryable<TSource> Where<TSource>(this IQueryable<TSource> source,Expression<Func<TSource,bool>> predicate);
這兩個(gè)類(lèi)都在System.Linq的Syste,.Core程序集中實(shí)現(xiàn)。無(wú)論是用Func<TSource,bool>傳遞參數(shù)，還是用Expression<Func<TSource,bool>>參數(shù)傳遞，lambda表達(dá)式都相同。只是編譯器的行為不同，它根據(jù)source參數(shù)來(lái)選擇。編譯器根據(jù)其參數(shù)選擇最匹配的方法。在A(yíng)DO.NET EF中定義的ObjectContext類(lèi)CreateQuery<T>()方法返回一個(gè)實(shí)現(xiàn)了IQueryable<TSource>接口的ObjectQuery<T>對(duì)象，因此EF使用Querable類(lèi)的Where()方法。
到此這篇關(guān)于c#中LINQ的基本用法的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
C#?winform實(shí)現(xiàn)多語(yǔ)言切換功能
C#制作多線(xiàn)程處理強(qiáng)化版網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)
C# JsonHelper 操作輔助類(lèi)，拿來(lái)直接用
在c#中使用servicestackredis操作redis的實(shí)例代碼
C#特性-迭代器(上)及一些研究過(guò)程中的副產(chǎn)品
C#實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單驗(yàn)證碼識(shí)別實(shí)例
