Linq的底层原理探讨
前言
有一篇文章ABP-引入SqlSugar很多人都在催促我，出下一章因为工作忙一直没写。现在开第二节课Linq的底层原理探讨。一起探讨完，看看有没有引起SqlSugar的新思路。
这文章叫linq的底层原理。从哪里开始说呢？Linq To SQL、Linq To Objects、Linq To XML 、Linq To List等等linq可以对很多数据集进行操作。但是linq是怎么能做到的呢，我就想是不是从linq 转换成 sql语句入手就可以说明了。
首先要探讨原理，你必须要有点前置知识
一.委托
先了解什么是委托，我们继续往下讲
简单理解委托可以是：我把我宝贵逻辑托付给别人来执行
下面的linq里面常用的 p => p.Name == "王清培" 写法，其实就是委托
Student[] StudentArrary = new Student[3]
{
new Student() { Name = "王清培", Age = 24, Sex = "男", Address = "江苏南京",Id=1 },
new Student() { Name = "陈玉和", Age = 23, Sex = "女", Address = "江苏盐城",Id=2 },
new Student() { Name = "金源", Age = 22, Sex = "女", Address = "江苏淮安" ,Id=3}
};
//-------------------匿名方法----------------
//泛型委托 = 匿名函数
Func student1 = p => p.Name == "王清培";
var resultListOne = StudentArrary.Where(p => p.Name == "王清培");
//等价
var resultList1 = StudentArrary.Where(student1); 二.前置知识2--树
树是一种数据结构，学技算机的都听过
简单解释下，上面为二叉树，其实就是一种特殊的数据结构。其逻辑是。父节点记录 存储左子节点与右子节点。每个左右子节点也存储了其 左右子节点。
我的源码有一份二叉树的实现代码，感兴趣可以去看看，我旧不展开说了。里面已经实现了增删查改
有了前置知识后我们开始看linq的源码
//-------------------匿名方法----------------
//泛型委托 = 匿名函数
Func student1 = p => p.Name == "王清培";
//前面委托的时候介绍到他们2个方法是等价的。得到的结果是一样的
var resultListOne = StudentArrary.Where(p => p.Name == "王清培");
//等价
var resultList1 = StudentArrary.Where(student1); 换一种类型更好的编译，效果是一样的
1.首先因为IEnumerable类型不好 反编译 所以我改下类型，所以我把IEnumerable类型改为IQueryable类型 （不去深究为什么了）
var StudentArraryIQ = StudentArrary.AsQueryable();
//等价与上一页是等价的IQueryable 接收 Expression类型的委托，用了转换
Expression> student2 = p => p.Name == "王清培";
var resultList2 = StudentArraryIQ.Where(student2);
我上工具，使用 ILSpy 进行反编译。你会发现他们编译出来的都是一串一样的未知代码。
其实这串代码，就算Linq的底层原理---表达式树
我整理代码，大概理解下作用
1.整理下代码。拆分出来好观察（我有美化的成分，但是都能对的上，我专门一行一行理清的）
public static Expression> ZDYTreeList()
{
//p 指向 对象Student
ParameterExpression p = Expression.Parameter(typeof(Student), "p");
//定义一个常量 "王清培"
var stringWQP = Expression.Constant("王清培", typeof(string));
//属性Name
var nameExp = typeof(Student).GetProperty("Name");
//p.Name
var pageExpl = Expression.Property(p, nameExp);
/*
* //p.Name.ToString() 详细请看下面 ZDYTreeList2
var toString = typeof(string).GetMethod("ToString", new Type[0] );
var pageExplToString=Expression.Call(pageExpl, toString);
*/
//p.Name=="王清培" GreaterThan大于 LessThan小于
var pageWQPAndExpl = Expression.Equal(pageExpl, stringWQP);
//执行p => p.Name == "王清培"
Expression> studentLI = Expression.Lambda>(pageWQPAndExpl, new ParameterExpression[1] { p });
return studentLI;
} 最好假如我直接用表达式树去运行都是一样的，等价
//等价
var resultList4 = StudentArraryIQ.Where(ZDYTreeList());表达式树转SQl
由此我可以证明了 linq的底层代码就是 表达式树。那么表达式树是怎么与数据库关联的呢？
数据库语句是不懂什么叫表达式树的。它只知道sql语句
Expression
//如果是要对应数据库对应的sql
//select * from Student where id=1 and name='王清培' and age=24
现在我们再重新解剖 得到的表达式expressoin的body
BinaryExpression be = expressoin.Body as BinaryExpression; //为什么叫表达式树，那肯定因为他是一个树型结构
var beNodeType = be.NodeType;//树的顶点
var beNodeLeft = be.Left.ToString();//左节点
var beNodeRight = be.Right;//右节点
var beNodeRight2 = be.Left;//右节点的左节点
竟然如此，用最笨的方法，怎么把 得到的节点数据转化成sql语句？
这些代码是不是就是我前面提到的树。
如果是用人脑，或者很笨的方式，把左右节点每一个过一遍，用正则表达式，加上各种的判断逻辑，最终肯定可以编译出sql语句。Linq封装了一个解析工具 ExpressionVisitor，但是他是一个抽象方法，一些关键方法我们要自己实现下。因为给你一套解剖工具，你用来解剖汽车，还是解剖机器人用法都是不一样的 。大概的一个树型结构
相信大家脑海里都已经50%了解，怎么实现了。只是动手没办法实现而已，具体可以看ExpressionVisitor，它
（1） Visit拆分二元表达式--》
（2）
VisitMember 解析二元表达式 把里面的方法函数 专成 sql的函数方法
VisitBinary解析二元表达式 把对应的NodeType转成 对应的sql 运算符
VisitConstant解析二元表达式 把里面的方法产量转换
VisitMethodCall解析二元表达式 转换未方法表达式
（3）VisitBinary重新递归Visit 里的左右节点
///
/// 如果是二元表达式
///
///
/// internal static string ToSqlOperator(this ExpressionType type)
{
switch (type)
{
case (ExpressionType.AndAlso):
case (ExpressionType.And):
return "AND";
case (ExpressionType.OrElse):
case (ExpressionType.Or):
return "OR";
case (ExpressionType.Not):
return "NOT";
case (ExpressionType.NotEqual):
return "<>";
case ExpressionType.GreaterThan:
return ">";
case ExpressionType.GreaterThanOrEqual:
return ">=";
case ExpressionType.LessThan:
return "<";
case ExpressionType.LessThanOrEqual:
return "<=";
case (ExpressionType.Equal):
return "=";
default:
throw new Exception("不支持该方法");
}
}using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace LinqToList
{
public class ConditionBuilderVisitor : ExpressionVisitor
{
private Stack _StringStack = new Stack();
public string Condition()
{
string condition = string.Concat(this._StringStack.ToArray());
this._StringStack.Clear();
return condition;
}
///
/// 如果是二元表达式
///
///
///
///
///
///
///
/// 常量表达式
///
///
///
/// 方法表达式
///
///
/// 最后输出sql语句
//1 解析节点
var node = vistor.Visit(expressoin);
var sqlWhere =vistor.Condition();
var sqlNew= "SELECT * FROM where"+ vistor.Condition();和平时用的不像？
可能有人说，虽然有点略懂，但和平时的不像啊。是不是我瞎编的？
那我就继续用 IOrderedQueryable 写一个自定义的底层的IRepository（ABP框架对IRepository还做了很多很多封装，我只是简单实现了下底层转Sql的部分）。我起名为AomiQuery
//初始化 1
AomiQuery aomiProducts = new AomiQuery();
var query = from p in aomiProducts where p.ProductID > 1 select p;
List proList = query.ToList();
foreach (Products p in proList)
{
Console.WriteLine("ProductID:{0} ----------------> ProductName:{1}", p.ProductID, p.ProductName);
}
Console.ReadKey(); 上面的代码可以看到，除了 AomiQuery外 其他的都和平时的写法一样的。我已经实现了数据库的对接和数据库查询。并且除了安装了数据连接工具（ADO.net），没有安装任何的第三方框架。你们平时之所以能写linq查询数据是用ef框架。
那其实我的 AomiQuery 是做了绿色框的步骤
接下来的话，只能意会了，听起来可能有点烧脑
关键点是在这句话
var query = from p in aomiProducts where p.ProductID > 1 select p;
（1）(LInq底层封装给接口的逻辑 3-1)
会进入AomiQueryProvider 的 CreateQuery，因为我继承 :IQueryProvider
（2）(LInq底层封装给接口的逻辑 3-2)
CreateQuery把表达式树传个 AomiQuery，并且把自己也带过去
public AomiQuery(Expression expression, IQueryProvider provider) 传入了表达式树
（3）
Tolist 会触发 AomiQuery类的执行GetEnumerator--触发--》AomiQueryProvider 的Execute方法--触发--》ExecuteReader 解析GetEnumerator表达式树 expression
贴上解析代码（自定义了数据连接，数据执行）
//8 返回查询的实体数据
public object ExecuteReader(Expression expression, bool isEnumerable = false)
{
if (expression is MethodCallExpression)
{
//应该是个继承关系 MethodCallExpression Expression
MethodCallExpression mce = expression as MethodCallExpression;
#region 得到数据库链接
SqlConnection connection = new SqlConnection("Server=192.168.1.197,49307; Database=Abp5TestDb; Uid=sa; Pwd=maike123!@#+1s;MultipleActiveResultSets=true;");
SqlCommand command = new SqlCommand();
command.Connection = connection;
#endregion
StringBuilder commandText = new StringBuilder();
if (mce != null && mce.Method.DeclaringType == typeof(Queryable) && mce.Method.Name == "Where")
{
commandText.Append("SELECT * FROM ");
ConstantExpression ce = mce.Arguments[0] as ConstantExpression;
IQueryable queryable = ce.Value as IQueryable;
commandText.Append(queryable.ElementType.Name);
commandText.Append(" WHERE ");
UnaryExpression ue = mce.Arguments[1] as UnaryExpression;
LambdaExpression lambda = ue.Operand as LambdaExpression;
BinaryExpression be = lambda.Body as BinaryExpression;
MemberExpression lme = be.Left as MemberExpression;
ConstantExpression rce = be.Right as ConstantExpression;
commandText.Append(lme.Member.Name);
switch (be.NodeType)
{
case ExpressionType.And:
commandText.Append(" AND ");
break;
case ExpressionType.Or:
commandText.Append(" OR ");
break;
case ExpressionType.Equal:
commandText.Append(" = ");
break;
case ExpressionType.NotEqual:
commandText.Append(" <> ");
break;
case ExpressionType.LessThan:
commandText.Append(" < ");
break;
case ExpressionType.LessThanOrEqual:
commandText.Append(" <= ");
break;
case ExpressionType.GreaterThan:
commandText.Append(" > ");
break;
case ExpressionType.GreaterThanOrEqual:
commandText.Append(" >= ");
break;
}
commandText.Append(rce.Value);
}
command.CommandText = commandText.ToString();
List proList = new List();
#region 打卡数据库读取数据加载到内存
connection.Open();
SqlDataReader dr = command.ExecuteReader();
while (dr.Read())
{
//加载到内存 List
Products product = new Products();
product.ProductID = Convert.ToInt32(dr["ProductID"]);
product.ProductName = Convert.ToString(dr["ProductName"]);
proList.Add(product);
}
dr.Close();
connection.Close();
#endregion
return isEnumerable ? proList.AsEnumerable() : proList;
}
return null;
}