當(dāng)您使用LINQ來(lái)處理數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，這種體驗(yàn)是一種神奇的體驗(yàn)，對(duì)嗎?你把數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體像一個(gè)普通的收集，使用Linq中像Where，Select或者 Take，這些簡(jiǎn)單的使用就能讓代碼可用了。

但是，讓我們考慮一下這里是如何通過(guò)動(dòng)態(tài)查詢和表達(dá)式樹實(shí)現(xiàn)此功能的：幕后發(fā)生的事情。您編寫的LINQ查詢將轉(zhuǎn)換為SQL(或其他方式)，并將該SQL查詢發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)。然后將數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)映射到C#對(duì)象。但是，如何完全轉(zhuǎn)換為SQL?

在本文中，您將看到諸如Entity Framework和MongoDB C#驅(qū)動(dòng)程序之類的框架如何使用表達(dá)式樹進(jìn)行轉(zhuǎn)換。您將看到如何親自使用表達(dá)式樹來(lái)構(gòu)建動(dòng)態(tài)查詢。這些查詢是您無(wú)法在編譯時(shí)創(chuàng)建的查詢，因?yàn)槟鷮⒅涝摬樵儍H在運(yùn)行時(shí)的外觀。

對(duì)可查詢樹和表達(dá)式樹進(jìn)行揭秘

考慮以下使用Entity Framework 6的C#代碼：

SQL:SELECT 
    [Extent1].[StudentID] AS [StudentID], 
    [Extent1].[StudentName] AS [StudentName], 
    [Extent1].[DateOfBirth] AS [DateOfBirth], 
    FROM [dbo].[Students] AS [Extent1] 
    WHERE N'Billie' = [Extent1].[StudentName] 

請(qǐng)注意，WHERESQL查詢中有一個(gè)操作。那不是很明顯。如果SQL不包含WHERE，則所有學(xué)生都將從數(shù)據(jù)庫(kù)中帶走，并且篩選將在.NET進(jìn)程中執(zhí)行。實(shí)際上，以下代碼可以做到這一點(diǎn)：

//BAD: 
DbSet<Student> students = context.Students; 
Func<Student, bool> predicate = s => s.StudentName == "Billie"; 
var x = students.Where(predicate).ToList(); 

在最后一個(gè)示例中，SQL查詢使所有學(xué)生進(jìn)入流程，并將其映射到常規(guī)集合。不同之處在于，在第一段代碼中，lambda是一個(gè)Expression

第二段代碼在性能，內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)方面很糟糕。我們從網(wǎng)絡(luò)中獲取了許多對(duì)象，而不是僅從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取一個(gè)項(xiàng)目。然后，我們使用CPU將它們序列化為C#對(duì)象。并用完內(nèi)存將它們存儲(chǔ)在進(jìn)程的堆中。

因此，讓我們回到第一段代碼。如何await students.Where(s => s.StudentName == "Billie").ToListAsync()產(chǎn)生一個(gè)包含的SQL查詢WHERE N'Billie' = [Extent1].[StudentName]?

答案是表達(dá)樹。該代碼s => s.StudentName == "Billie"實(shí)際上是一個(gè)結(jié)構(gòu)化查詢，可以通過(guò)編程將其分解為節(jié)點(diǎn)樹。在此示例中，有6個(gè)節(jié)點(diǎn)。最頂層的節(jié)點(diǎn)是lambda表達(dá)式。左側(cè)是lambda參數(shù)。在它的右邊是Equal表示表達(dá)式的lambda主體。實(shí)體框架具有遍歷這些表達(dá)式樹并構(gòu)造SQL查詢的算法。其他數(shù)據(jù)源提供程序(如Mongo DB C#驅(qū)動(dòng)程序)也會(huì)發(fā)生同樣的事情，除了它會(huì)構(gòu)造一個(gè)MongoDB json查詢。

C#表達(dá)式樹

在第一段代碼中，類型s => s.StudentName == "Billie"為Expression

好的，但是我該如何利用它呢?

在大多數(shù)情況下，使用表達(dá)樹的人們就是在構(gòu)建世界實(shí)體框架的人們。但是在某些特定情況下，它變得非常有用。這是我們最近在Ozcode[1](我的日常工作)中遇到的一個(gè)用例：

我們想在名為Error的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體上創(chuàng)建動(dòng)態(tài)服務(wù)器端過(guò)濾。該實(shí)體具有許多屬性，我們希望允許用戶對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾。因此過(guò)濾應(yīng)根據(jù)被允許Username，Country，Version，或任何其他財(cái)產(chǎn)。這是我們需要實(shí)現(xiàn)的API：

IQueryable<Error> _errors;  
public IEnumerable<Error> GetErrors(string propertyToFilter, string value){ /*..*/}  

在這種情況下，propertyToFilter是的屬性Error。使用常規(guī)的LINQ，唯一的方法就是使用巨大的switch / case語(yǔ)句。有點(diǎn)像這樣：

IQueryable<Error> _errors; 
 
public IEnumerable<Error> GetErrors(string propertyToFilter, string value) 
{ 
    switch (propertyToFilter) 
    { 
        case "Username": 
            return await _errors.Where(e=> e.Username == value).ToListAsync(); 
        case "Country": 
            return await _errors.Where(e=> e.Country == value).ToListAsync(); 
        case "Version": 
            return await _errors.Where(e=> e.Version == value).ToListAsync(); 
        // ...         
    } 
} 

您可能會(huì)同意這不是理想的選擇。除了必須編寫所有這些東西之外，它還非常容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果添加了屬性怎么辦?如果重命名怎么辦?整個(gè)事情一團(tuán)糟。

通過(guò)動(dòng)態(tài)查詢和表達(dá)式樹可以實(shí)現(xiàn)此功能的方法如下：

private async static Task<IEnumerable<Error>> GetErrors(string propertyToFilter, string value) 
{ 
    var error = Expression.Parameter(typeof(Error)); 
    var memberAccess = Expression.PropertyOrField(error, propertyToFilter); 
    var exprRight = Expression.Constant(value); 
    var equalExpr = Expression.Equal(memberAccess, exprRight); 
    Expression<Func<Error, bool>> lambda = Expression.Lambda<Func<Error, bool>>(equalExpr, error); 
 
    return await _errors.Where(lambda).ToListAsync(); 
} 

這里的每一行代碼代表表達(dá)式樹中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。它們共同構(gòu)成了最高節(jié)點(diǎn)-lambda。然后，可以在LINQ中使用動(dòng)態(tài)表達(dá)式，并生成服務(wù)器端SQL查詢。我認(rèn)為很好。

解決此問(wèn)題的另一種方法是構(gòu)建自定義SQL查詢字符串。在Ozcode中，我們使用的是MongoDB，因此SQL不適合使用，但我們可以創(chuàng)建一個(gè)自定義的MongoDB JSON查詢字符串。也不是太難，但是我認(rèn)為表達(dá)式樹方法更加靈活和可靠。一方面，您可以將其放在LINQ中并與其他LINQ運(yùn)算符組合。此外，當(dāng)有諸如Entity Framework之類的經(jīng)過(guò)測(cè)試的框架可以為您執(zhí)行此操作時(shí)，為什么還要編寫自己的查詢。

概要

回顧一下。這是本文中的一些關(guān)鍵點(diǎn)：

• 常規(guī)函數(shù)/委托與表達(dá)式之間的區(qū)別在于，表達(dá)式可以用結(jié)構(gòu)化樹表示。可以輕松地分析該樹以創(chuàng)建諸如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢之類的東西。
• 支持表達(dá)式的數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)該IQueryable接口。
• 如果您無(wú)法使用表達(dá)式(以及使用常規(guī)方法或委托)，則查詢將在服務(wù)器端而不在數(shù)據(jù)庫(kù)端，這對(duì)于性能而言將是可怕的。
• 使用lambda(不帶主體)時(shí)，表達(dá)式是無(wú)縫創(chuàng)建的，因此這些年來(lái)您可能一直都在這樣做。
• 您可以自己使用表達(dá)式樹來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)查詢。這在無(wú)法在編譯時(shí)僅在運(yùn)行時(shí)構(gòu)建查詢的情況下很有用。

References

[1] Ozcode: https://oz-code.com 

[2]: https://www.mediavine.com/