自定义实现IQueryProvider接口

2021/05/07 14:50
阅读数 59

什么是树?

什么是树?这个问题好像有点白痴。树不就是树嘛。

我们从最下面的主干开始往上看,主枝-分支-分支....可以说是无限分支下去。我们倒过来看就是这样:

平时我们用得最多的树结构数据就是XML了,节点下面可以无限添加子节点。我们想想平时还用过什么树结构数据,比如:菜单无限分级、评论区的楼层。

这和我们今天讲的有毛关系啊。... 我们今天主要就是来分析表达式树的。、

lambda表达式和表达式树的区别:

Lambda表达式:

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Func<Student, bool > func = t => t.Name == "农码一生" ;

表达式树:

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Expression<Func<Student, bool >> expression = t => t.Name == "农码一生" ;

咋一看,没啥区别啊。表达式只是用Expression包了一下而已。那你错了,这只是Microsoft给我们展示的障眼法,我们看编译后的C#代码:

第一个lambda表达式编译成了匿名函数,第二个表达式树编译成一了一堆我们不认识的东西,远比我们原来写的lambda复杂得多。

结论:

我们平时使用的表达式树,是编写的lambda表达式然后编译成的表达式树,也就是说平时一般情况使用的表达式树都是编译器帮我们完成的。(当然,我们可以可以手动的主动的去创表达式树。只是太麻烦,不是必要情况没有谁愿意去干这个苦活呢)

我们来看看表达式树到底有什么神奇的地方:

有没有看出点感觉来?Body里面有Right、Left,Right里面又有Right、Left,它们的类型都是继承自Expression。这种节点下面有节点,可以无限附加下去的数据结构我们称为树结构数据。也就是我们的表达式树。

补:上面的Student实体类:

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public class Student
{
     public string Name { get ; set ; }
 
     public int Age { get ; set ; }
 
     public string Address { get ; set ; }
 
     public string Sex { get ; set ; }
}

解析表达式树

上面我们看到了所谓的表达式树,其他也没有想象的那么复杂嘛。不就是一个树结构数据嘛。如果我们要实现自己的orm,免不了要解析表达式树。一般说到解析树结构数据都会用到递归算法。下面我们开始解析表达式树。

先定义解析方法:

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//表达式解析
public static class AnalysisExpression
{
     public static void VisitExpression(Expression expression)
     {
         switch (expression.NodeType)
         {
             case ExpressionType.Call: //执行方法
                 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表达式
                 LambdaExpression lambda = expression as LambdaExpression;
                 VisitExpression(lambda.Body);
                 break ;
             case ExpressionType.Equal: //相等比较
             case ExpressionType.AndAlso: //and条件运算
                 BinaryExpression binary = expression as BinaryExpression;
                 Console.WriteLine( "运算符:" + 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( "字段名称:{0},类型:{1}" , Member.Member.Name, Member.Type.ToString());
                 break ;
             default :
                 Console.Write( "UnKnow" );
                 break ;
         }
     }
 
}

调用解析方法:

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Expression<Func<Student, bool >> expression = t => t.Name == "农码一生" && t.Sex == "男" ;
AnalysisExpression.VisitExpression(expression);

一层一层的往子节点递归,直到遍历完所有的节点。最后打印效果如下:

基本上我们想要的元素和值都取到了,接着怎么组装就看你自己的心情了。是拼成sql,还是生成url,请随意!

实现自己的IQueryable<T>、IQueryProvider

仅仅解析了表达式树就可以捣鼓自己的orm了?不行,起码也要基于IQueryable<T>接口来编码吧。

接着我们自定义个类MyQueryable<T>继承接口IQueryable<T>:

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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(); }
      }
  }

我们看到其中有个接口属性IQueryProvider,这个接口的作用大着呢,主要作用是在执行查询操作符的时候重新创建IQueryable<T>并且最后遍历的时候执行sql远程取值。我们还看见了Expression 属性。

现在我们明白了IQueryable<T>和Expression(表达式树)的关系了吧:

IQueryable<T>最主要的作用就是用来存储Expression(表达式树)

下面我们也自定义现实了IQueryProvider接口的类MyQueryProvider:

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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();
     }
}

上面全是自动生成的伪代码,下面我们来填充具体的实现:

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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;
             }
         }
     }

执行代码:

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var aa = new MyQueryable<Student>();
  var bb = aa.Where(t => t.Name == "农码一生" );
  var cc = bb.Where(t => t.Sex == "男" );
  var dd = cc.AsEnumerable();
  var ee = cc.ToList();

结论:

  • 每次在执行Where查询操作符的时候IQueryProvider会为我们创建一个新的IQueryable<T>
  • 调用AsEnumerable()方法的时候并不会去实际取值(只是得到一个IEnumerable)[注意:在EF里面查询不要先取IEnumerable后滤筛,因为AsEnumerable()会生成查询全表的sql]
  • 执行ToList()方法时才去真正调用迭代器GetEnumerator()取值
  • 真正取值的时候,会去执行IQueryProvider中的Execute方法。(就是在调用这个方法的时候解析表达式数,然后执行取得结果)

我们看到真正应该办实事的Execute 我们却让他返回默认值了。

现在估计有人不爽了,你到是具体实现下Execute。好吧!(其实通过上面说的解析表达式树,你可以自己在这里做想做的任何事了。)

首先为了简单起见,我们用一个集合做为数据源:

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//构造Student数组
public static List<Student> StudentArrary = new List<Student>()
{
         new Student(){Name= "农码一生" , Age=26, Sex= "男" , Address= "长沙" },
         new Student(){Name= "小明" , Age=23, Sex= "男" , Address= "岳阳" },
         new Student(){Name= "嗨-妹子" , Age=25, Sex= "女" , Address= "四川" }
};

然后,重新写一个VisitExpression2方法:(和之前的区别: 现在目的是取表达式树中的表达式,而不是重新组装成sql或别的)

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public static void VisitExpression2(Expression expression, ref List<LambdaExpression> lambdaOut)
{
     if (lambdaOut == null )
         lambdaOut = new List<LambdaExpression>();
     switch (expression.NodeType)
     {
         case ExpressionType.Call: //执行方法
             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表达式
             LambdaExpression lambda = expression as LambdaExpression;
             lambdaOut.Add(lambda);
             VisitExpression2(lambda.Body, ref  lambdaOut);
             break ;
         case ExpressionType.Equal: //相等比较
         case ExpressionType.AndAlso: //and条件运算
             BinaryExpression binary = expression as BinaryExpression;
             Console.WriteLine( "运算符:" + 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( "字段名称:{0},类型:{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 ;
     }
}

然后重新实现方法Execute:

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public TResult Execute<TResult>(Expression expression)
{
     List<LambdaExpression> lambda = null ;
     AnalysisExpression.VisitExpression2(expression, ref lambda); //解析取得表达式数中的表达式
     IEnumerable<Student> enumerable = null ;
     for ( int i = 0; i < lambda.Count; i++)
     {
         //把LambdaExpression转成Expression<Func<Student, bool>>类型
         //通过方法Compile()转成委托方法
         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:这个方法的整个处理过程,你可以换成解析sql执行数据库查询,或者生成url然后请求获取数据。)
     return (TResult)obj;
}

执行过程:

个人对IQueryable延迟加载的理解:

  • 前段部分的查询操作符只是把逻辑分解存入表达式树,并没有远程执行sql。
  • foreache执行的是IEnumerable<T>,然而IEnumerable<T>同样具有延迟加载的特性。每次迭代的时候才真正的取数据。且在使用导航属性的时候会再次查询数据库。(下次说延迟加载不要忘记了IEnumerable的功劳哦!)

小知识:

表达式树转成Lambda表达式:

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Expression<Func<Student, bool >> expression = t => t.Name == "农码一生" ;
Func<Student, bool > func = expression.Compile();

总结

表达式树的分析就告一段落了,其中还有很多细节或重要的没有分析到。下次有新的心得再来总结。

感觉表达式树就是先把表达式打散存在树结构里(一般打散的过程是编译器完成),然后可以根据不同的数据源或接口重新组装成自己想要的任何形式,这也让我们实现自己的orm成为了可能。

今天主要是对表达式树的解析、和实现自己的IQueryable<T>、IQueryProvider做了一个记录和总结,其中不定有错误的结论或说法,轻点拍!

 

以上就是C# IQueryable<T>揭开表达式树的神秘面纱的详细内容,更多关于C# IQueryable<T>的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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