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再讲IQueryablelt;Tgt;，揭开表达式树的神秘面纱

發布時間：2023/12/4 编程问答 40 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了再讲IQueryablelt;Tgt;，揭开表达式树的神秘面纱小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

接上篇《先說IEnumerable，我們每天用的foreach你真的懂它嗎？》

最近園子里定制自己的orm那是一個風生水起，感覺不整個自己的orm都不好意思繼續混博客園了（開個玩笑）。那么在此之前我們有必要仔細了解下?IQueryable<T>?，于是就有了此文。

什么是樹？

什么是樹？這個問題好像有點白癡。樹不就是樹嘛。看圖：

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：

平時我們用得最多的樹結構數據就是XML了，節點下面可以無限添加子節點。我們想想平時還用過什么樹結構數據，比如：菜單無限分級、評論區的樓層。

這和我們今天講的有毛關系啊。... 我們今天主要就是來分析表達式樹的。、

lambda表達式和表達式樹的區別：

Lambda表達式：

Func<Student, bool> func = t => t.Name == "農碼一生";

表達式樹：?

Expression<Func<Student, bool>> expression = t => t.Name == "農碼一生";

?咋一看，沒啥區別啊。表達式只是用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lambda表達式編譯成了匿名函數，第二個表達式樹編譯成一了一堆我們不認識的東西，遠比我們原來寫的lambda復雜得多。

結論：

我們平時使用的表達式樹，是編寫的lambda表達式然后編譯成的表達式樹，也就是說平時一般情況使用的表達式樹都是編譯器幫我們完成的。（當然，我們可以可以手動的主動的去創表達式樹。只是太麻煩，不是必要情況沒有誰愿意去干這個苦活呢）

我們來看看表達式樹到底有什么神奇的地方：

有沒有看出點感覺來？Body里面有Right、Left，Right里面又有Right、Left，它們的類型都是繼承自?Expression?。這種節點下面有節點，可以無限附加下去的數據結構我們稱為樹結構數據。也就是我們的表達式樹。

補：上面的?Student?實體類：

public class Student

{

? ? public string Name { get; set; }

? ? public int Age { get; set; }

? ? public string Address { get; set; }

? ? public string Sex { get; set; }

}

解析表達式樹

上面我們看到了所謂的表達式樹，其他也沒有想象的那么復雜嘛。不就是一個樹結構數據嘛。如果我們要實現自己的orm，免不了要解析表達式樹。一般說到解析樹結構數據都會用到遞歸算法。下面我們開始解析表達式樹。

先定義解析方法：

//表達式解析

public static class AnalysisExpression

{

? ? public static void VisitExpression(Expression expression)

? ? {

? ? ? ? switch (expression.NodeType)

? ? ? ? {

? ? ? ? ? ? case ExpressionType.Call://執行方法

? ? ? ? ? ? ? ? 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表達式

? ? ? ? ? ? ? ? LambdaExpression lambda = expression as LambdaExpression;

? ? ? ? ? ? ? ? VisitExpression(lambda.Body);

? ? ? ? ? ? ? ? break;

? ? ? ? ? ? case ExpressionType.Equal://相等比較

? ? ? ? ? ? case ExpressionType.AndAlso://and條件運算

? ? ? ? ? ? ? ? BinaryExpression binary = expression as BinaryExpression;

? ? ? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("運算符:" + 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;

? ? ? ? }

? ? }

}

調用解析方法：

Expression<Func<Student, bool>> expression = t => t.Name == "農碼一生" && t.Sex == "男"; AnalysisExpression.VisitExpression(expression);

我們來看看執行過程：

一層一層的往子節點遞歸，直到遍歷完所有的節點。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！

實現自己的IQueryable<T>、IQueryProvider

僅僅解析了表達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(); }

? ? ?}

我們看到其中有個接口屬性?IQueryProvider?，這個接口的作用大著呢，主要作用是在執行查詢操作符的時候重新創建?IQueryable<T>?并且最后遍歷的時候執行sql遠程取值。我們還看見了?Expression??屬性。

現在我們明白了?IQueryable<T>?和?Expression?（表達式樹）的關系了吧：

?IQueryable<T>?最主要的作用就是用來存儲?Expression（表達式樹）

下面我們也自定義現實了?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現：

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;

? ? ? ? ? ? }

? ? ? ? }

? ? }

執行代碼：

var aa = new MyQueryable<Student>(); var bb = aa.Where(t => t.Name == "農碼一生"); var cc = bb.Where(t => t.Sex == "男"); var dd = cc.AsEnumerable(); var ee = cc.ToList();

接著我們看看執行過程：

結論：

每次在執行?Where?查詢操作符的時候?IQueryProvider?會為我們創建一個新的?IQueryable<T>?
調用?AsEnumerable()?方法的時候并不會去實際取值（只是得到一個IEnumerable）[注意：在EF里面查詢不要先取IEnumerable后濾篩，因為AsEnumerable()會生成查詢全表的sql]
執行?ToList()?方法時才去真正調用迭代器?GetEnumerator()?取值
真正取值的時候，會去執行?IQueryProvider?中的?Execute?方法。（就是在調用這個方法的時候解析表達式數，然后執行取得結果）

我們看到真正應該辦實事的?Execute??我們卻讓他返回默認值了。

現在估計有人不爽了，你到是具體實現下?Execute?。好吧！（其實通過上面說的解析表達式樹，你可以自己在這里做想做的任何事了。）

首先為了簡單起見，我們用一個集合做為數據源：

//構造Student數組

public static List<Student> StudentArrary = new List<Student>()

{

? ? ? ? new Student(){Name="農碼一生", 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VisitExpression2方法：（和之前的區別：現在目的是取表達式樹中的表達式，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條件運算

? ? ? ? ? ? BinaryExpression binary = expression as BinaryExpression;

? ? ? ? ? ? Console.WriteLine("運算符:" + 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;

? ? }

}

然后重新實現方法?Execute?：

public TResult Execute<TResult>(Expression expression)

{

? ? List<LambdaExpression> lambda = null;

? ? AnalysisExpression.VisitExpression2(expression, ref lambda);//解析取得表達式數中的表達式

? ? IEnumerable<Student> enumerable = null;

? ? for (int i = 0; i < lambda.Count; i++)

? ? {

? ? ? ? //把LambdaExpression轉成Expression<Func<Student, bool>>類型

? ? ? ? //通過方法Compile()轉成委托方法

? ? ? ? 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：這個方法的整個處理過程，你可以換成解析sql執行數據庫查詢，或者生成url然后請求獲取數據。）

? ? return (TResult)obj;

}

執行過程：

個人對?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式樹，并沒有遠程執行sql。
foreache執行的是?IEnumerable<T>?，然而?IEnumerable<T>?同樣具有延遲加載的特性。每次迭代的時候才真正的取數據。且在使用導航屬性的時候會再次查詢數據庫。(下次說延遲加載不要忘記了?IEnumerable?的功勞哦！)

小知識：

表達式樹轉成Lambda表達式：

Expression<Func<Student, bool>> expression = t => t.Name == "農碼一生"; Func<Student, bool> func = expression.Compile();

總結：

表達式樹的分析就告一段落了，其中還有很多細節或重要的沒有分析到。下次有新的心得再來總結。

感覺表達式樹就是先把表達式打散存在樹結構里（一般打散的過程是編譯器完成），然后可以根據不同的數據源或接口重新組裝成自己想要的任何形式，這也讓我們實現自己的orm成為了可能。

今天主要是對表達式樹的解析、和實現自己的IQueryable<T>、IQueryProvider做了一個記錄和總結，其中不定有錯誤的結論或說法，輕點拍！

文章首鏈：http://www.cnblogs.com/zhaopei/p/5792623.html

demo下載：http://pan.baidu.com/s/1nvAksgL?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的再讲IQueryablelt;Tgt;，揭开表达式树的神秘面纱的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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