C# IQueryable<T>表达式树 C# IQueryable<T>揭开表达式树的神秘面纱
农码一生 人气:0想了解C# IQueryable<T>揭开表达式树的神秘面纱的相关内容吗，农码一生在本文为您仔细讲解C# IQueryable<T>表达式树的相关知识和一些Code实例，欢迎阅读和指正，我们先划重点：C#,IQueryable<T>,C#,表达式树，下面大家一起来学习吧。
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：
Func<Student, bool> func = t => t.Name == "农码一生";
表达式树：
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：
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：
//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：
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>：
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：
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：
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：
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：
//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）
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：
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：
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！
加载全部内容