LINQ自學筆記-打地基-延後執行

DAY 17

分享一些學習心得系列第 17 篇

c# linq

2012-10-10 22:35:22

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本篇是打地基的最後一篇文章，講的是 LINQ 很重要的一個特色，延後執行。
自學筆記這系列是我自己學習的一些心得分享，歡迎指教。這系列的分享，會以 C# + 我比較熟的 Net 3.5 環境為主。
另外本系列預計至少會切成【打地基】和【語法應用】兩大部分做分享。打地基的部分，講的是 LINQ 的組成元素，這部分幾乎和 LINQ 無關，反而是 C# 2.0、C# 3.0 的一堆語言特性，例如：型別推斷、擴充方法、泛型、委派等等，不過都會把分享的範圍限制在和 LINQ 應用有直接相關功能。
PS. LINQ 自學筆記幾乎所有範例，都可直接複製到 LINQPad 4 上執行（大多是用 Statements 和 Program 模式）。因為它輕巧好用，功能強大，寫範例很方便，請大家自行到以下網址下載最新的 LINQPad：http://www.LINQpad.net/。
延後執行（Deferred Execution）是 LINQ 打地基系列的最後一篇，也是 LINQ 很重要的一個特色！

LINQ 預設使用延後查詢執行，也就是說當我們寫好 LINQ 查詢語法時，「通常」當下是不會執行取資料的行為，得等到我們真正要「接觸」查詢結果時，才會觸發取資料的行為，取回查詢結果，這也就意味著：

我們可以在取得查詢結果前，異動來源資料的內容，稍後取得查詢結果時，可取到最後異動過的資料。
我們可以撰寫一個查詢語法，先執行一次以取得異動前的資料，再異動來源資料的內容，然後再執行一次取得異動後的資料，不需重新撰寫查詢子句。

更簡單的說法就是：我們可以定義一個查詢語法，然後多次列舉查詢結果，每次列舉行為發生時，都可以取得資料來源中，查詢當下最新的資料：

//初始化資料來源
int[] intAry = new int[]{0, 1, 2};
//建立查詢
var query = from n in intAry select n;
//第一次執行查詢
query.Dump("第一次查詢-原始資料");
//修改資料來源
intAry[0] = 99;
intAry[2] = 97;
//第二次執行查詢（並未異動查詢語法）
query.Dump("第二次查詢-延後執行的效果");

但是請注意，並不是 LINQ 語法就一定是延後執行，要看語法中所應用到的「標準查詢運算子」為何。最簡單的辨識方法就是：只要是能以「查詢運算式」撰寫的運算子，都屬於延後執行的標準查詢運算子。

當然這種說法並不精確，但是卻很好了解。如果要精確的定義，其實應該是要看呼叫的查詢運算子，其所傳回的是單一值或值序列（傳回一連串值）而定。若是回傳單一值，例如：fFirst、Average、Sum、Count、Any 等等運算子，就是產生立即執行（Immediately execution）的效果：

//初始化資料來源
var list = new List<int>(){1,5,10};
//建立查詢呼叫加總(Sum)運算子
var querySum = (from n in list select n).Sum (c => c);
//第一次執行查詢
querySum.Dump("第一次查詢-原始資料加總");
//修改資料來源
list.Add(99);
//第二次執行查詢（並未異動查詢語法）
querySum.Dump("第二次查詢");
//重新定義 LINQ 查詢子句
querySum = (from n in list select n).Sum (c => c);
querySum.Dump("第三次查詢");

反之，若是回傳值序列，當然就是延後執行的運算子。（請見第一個程式碼範例）
不過觸發立即執行作業還有一種情形，就是呼叫轉換運算子，也就是ToList<TSource>、ToArray<TSource>、ToLookup 和 ToDictionary。這些運算子雖然回傳的是值序列，但是因為有型別轉換的動作，所以會觸發立即執行作業。
另外延後執行運算子，其實還分成兩類：資料流和非資料流（Streaming or Non-Streaming）。
什麼意思？很簡單，資料流指的就是每次列舉時，只取出一個項目；非資料流指就是該運算子必須先把所有資料都取出來才能產生結果，因此一旦發生列舉動作，該運算子的結果會先產出到記憶體中，等待列舉時回傳給呼叫端。

在 MSDN 有表格可以讓我們查詢那些運算子的類型（立即執行、延後資料流執行、延後非資料流執行），大家如果想了解更多，可以查詢該表：
http://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/bb882641(v=vs.110).aspx

最後，有興趣想要了解 LINQ 延後執行底層的技術，可以欣賞小朱和 91 的文章：
小朱：http://www.dotblogs.com.tw/regionbbs/archive/2012/01/12/linq.deferred.execution.aspx
91：http://www.dotblogs.com.tw/hatelove/archive/2012/01/12/how-to-design-simple-deferred-execution-of-expression.aspx