Linq to “everything you want” 深入浅出(一) 实现IQueryable的基类
为了节省大家的时间，希望先了解Expression Tree然后再看本系列的文章，关于这些方面的介绍，建议查看TerryLee的打造自己的LINQ Provider：Expression Tree揭秘
前言：之所以要发出这个系列，主要是之前在发出的.NET 业务框架开发实战之八 业务层Mapping的选择策略 一文中，提到了查询对象的实现。在文章发出之后，园子里的朋友给出很多非常不错评论反馈，其中园友mywork提出了非常好的建议：提议用Expression Tree来实现。同时Harold Shen也提出了这个建议。在博客园里 Linq Provider的文章很多，那就当给博客园里面的Linq主题多添加一点资料吧，分享一下，同时也为.NET业务框架实战系列中条件对象(查询对象只是条件对象的一种)的实现做铺路。 J.
现在有很多的linq to XXX(Linq to sql,Linq to javascript等),所以文章的标题意思大家就已经明白了。
本篇议题如下：
1． 条件对象怎样实现
2． IQueryable介绍
3． IQueryProvider介绍
4． IQueryable的基类实现
1． 条件对象怎样实现
开始的时候，条件对象的实现如下：
采用这种方式固然灵活，但是最大的问题就是Where后面的条件：ProductName是基于字符串的，缺少编译器的智能感应，而且如果ProductBL的ProductName改变为了Name,，有些地方可能仍然采用的ProductName，而且这样的错误很难发现，只有在运行时才知道，再者Where条件的构造也显得有点复杂(和现在的linq相比)。如果换成如下的方式，可能就更好一些：
使用时
惟一很问题就是解析Expression树。
而且上面的代码是在UI代码中被调用，然后，ICriteria 对象最后会被传到BLL，最后传到DAL，解析为SQL语句进行执行。
趁实现条件对象的机会，把IQueryable Provider具体的讲述一下,一举两得。
2． IQueryable介绍
我们从IQueryable接口入手，首先来看看接口的定义：
{
Type ElementType { get; }
Expression Expression { get; }
IQueryProvider Provider { get; }
}
接口中定义了三个只读的属性，简单的理解：ElementType表示查询返回对象的类型；Expression就是查询条件集合(Expression可以组成一棵树)，Provider就是用来解析Expression的对象。下面的接口是上面接口的泛型版：
{
}
IQueryable对象的本质就是一个表达式，这个表达式体现了在linq查询时方法的调用。
怎么讲：首先在这里不得不提及System.Linq.Queryable类，这个类在实现Linq的查询中起了很大的作用，代码如下：
代码
{
….
public static IQueryable<TSource> Where<TSource>(this IQueryable<TSource> source, Expression<Func<TSource, bool>> predicate);
public static IQueryable<TSource> Where<TSource>(this IQueryable<TSource> source, Expression<Func<TSource, int, bool>> predicate);
….
}
这个类的方法很多，而且这个类是专门用来对IQueryable添加扩展方法的。其中，当我们使用Queryable.Where的方法时在IQueryable对象上进行过滤时，Where方法在IQueryable的Expression的表达式属性的顶层添加了一个表示方法调用的表达式节点(也是Expression类型的)，这个节点表示你已经调用了Queryable.Where方法。Queryable为IQueryable添加表达式树的节点。
所以说IQueryable对象的本质就是一个体现了其上的查询方法调用的一个记录树。这样当这个IQueryable在被IQueryProvider解析的时候，IQueryProvider就一步步的解析这颗记录树。
3． IQueryProvider介绍
正如我们上面介绍的，IQueryProvider才是真正用来解析Linq查询的：
代码
{
IQueryable CreateQuery(Expression expression);
IQueryable<TElement> CreateQuery<TElement>(Expression expression);
object Execute(Expression expression);
TResult Execute<TResult>(Expression expression);
}
其实这个接口说到底就只有两个方法，CreateQuery,Execute.
CreateQuery方法一看就知道是干什么：这个方法就让Provider基于传入的Expression创建一个新的IQueryable实例，随后Provider就处理这个IQueryable实例的Expression.
Execute就是真正的来解析表达式(expression)的。实际就是遍历Expression，然后一个个的处理。
下面我们就来看一个例子：
代码
QueryProvider provider;
Expression expression;
public Query(QueryProvider provider) {
if (provider == null) {
throw new ArgumentNullException("provider");
}
this.provider = provider;
this.expression = Expression.Constant(this);
}
public Query(QueryProvider provider, Expression expression) {
if (provider == null) {
throw new ArgumentNullException("provider");
}
if (expression == null) {
throw new ArgumentNullException("expression");
}
if (!typeof(IQueryable<T>).IsAssignableFrom(expression.Type)) {
throw new ArgumentOutOfRangeException("expression");
}
this.provider = provider;
this.expression = expression;
}
Expression IQueryable.Expression {
get { return this.expression; }
}
Type IQueryable.ElementType {
get { return typeof(T); }
}
IQueryProvider IQueryable.Provider {
get { return this.provider; }
}
public IEnumerator<T> GetEnumerator() {
return ((IEnumerable<T>)this.provider.Execute(this.expression)).GetEnumerator();
}
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {
return ((IEnumerable)this.provider.Execute(this.expression)).GetEnumerator();
}
public override string ToString() {
return this.provider.GetQueryText(this.expression);
}
}
上面的代码看起来有点多，有点吓人，其实上面的代码就只是简单的实现了那些接口。而且我们之前也说过：实现IQueryable的对象基本不做什么事情，而是把事情都交给Provider来处理，而Provider处理过程也是很简单的：遍历Expression,调用Execute方法解析：
代码
return ((IEnumerable<T>)this.provider.Execute(this.expression)).GetEnumerator();
}
IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {
return ((IEnumerable)this.provider.Execute(this.expression)).GetEnumerator();
}
所以在实现的过程中，最重要的方法就是Provider的Execute。下面看看一个IQueryProvider实现的例子：
代码
}
// 正如之前所说的：CreateQuery方法就是根据传入的expression，创建一个新的Query对象。
return new Query<S>(this, expression);
}
IQueryable IQueryProvider.CreateQuery(Expression expression) {
Type elementType = TypeSystem.GetElementType(expression.Type);
try {
return (IQueryable)Activator.CreateInstance(typeof(Query<>).MakeGenericType(elementType), new object[] { this, expression });
}
catch (TargetInvocationException tie) {
throw tie.InnerException;
}
}
S IQueryProvider.Execute<S>(Expression expression) {
return (S)this.Execute(expression);
}
object IQueryProvider.Execute(Expression expression) {
return this.Execute(expression);
}
public abstract string GetQueryText(Expression expression);
public abstract object Execute(Expression expression);
}
以上只是给出了一个基本实现IQueryProvider的抽象类，具体实现，我们后面讲解。
另外上面还有一个辅助类的实现：（感兴趣的可以看看，代码有点多，实际做的事情就是返回expression中指定的类型）。
代码
if (ienum == null) return seqType;
return ienum.GetGenericArguments()[0];
}
private static Type FindIEnumerable(Type seqType) {
if (seqType == null || seqType == typeof(string))
return null;
if (seqType.IsArray)
return typeof(IEnumerable<>).MakeGenericType(seqType.GetElementType());
if (seqType.IsGenericType) {
foreach (Type arg in seqType.GetGenericArguments()) {
Type ienum = typeof(IEnumerable<>).MakeGenericType(arg);
if (ienum.IsAssignableFrom(seqType)) {
return ienum;
}
}
}
Type[] ifaces = seqType.GetInterfaces();
if (ifaces != null && ifaces.Length > 0) {
foreach (Type iface in ifaces) {
Type ienum = FindIEnumerable(iface);
if (ienum != null) return ienum;
}
if (seqType.BaseType != null && seqType.BaseType != typeof(object)) {
return FindIEnumerable(seqType.BaseType);
}
return null;
}
}
internal static Type GetElementType(Type seqType) {