LINQ之延遲加載及其原理

       這是LINQ(集成化查詢)的繼續及補充，在前面我已經介紹過，在LINQ中，一個重要的特性就是延遲加載，是指查詢操作並不是在查詢運算符定義的時候執行，而是在真正使用集合中的數據時才執行(如：在遍歷集合時調用MoveNext方法時)。下面是一個簡單的實例：

            var num = new List<int>();
            num.Add(1);
            IEnumerable<int> query = num.Select(n => n * 10);
            num.Add(2);
            foreach (int n in query)
                Console.WriteLine(n);

結果輸出10   20.在上面的例子中，在創建查詢語句后又向集合中加入新元素，這個新元素最終也出現在查詢結果中。這就是因為查詢語句是在遇到foreach之后才真正執行的，再例如：

            Action a = () => Console.WriteLine("Foo");
            //沒有在控制台輸出任何內容
            a();
            //延遲執行，輸出Foo

絕大部分標准的LINQ查詢運算符都具有延遲加載這種特性，但也有例外：

•  那些返回單個元素或返回一個數值的運算符，如First或Count。
• 轉換運算符：ToArray，ToList，ToDictonnary，ToLookup。

以上這些運算符都會觸發LINQ語句立即執行，因為它們的返回值類型不支持延遲加載。

延遲加載的工作原理

   LINQ查詢運算符之所以有延遲加載功能，是因為每個返回值不是一般的數組或集合，而是一個經過封裝的序列，這種序列通常情況下並不直接儲存數據元素，它封裝並使用運行時傳遞給它的集合，元素也由其他集合來儲存，它實際上只是維護自己與數據集合的一種依賴關系，當有查詢請求時，再到它以來的序列中進行真正的查詢。查詢運算符實際上是封裝一系列的轉換函數，這種轉換函數可以將與之關聯的數據轉換為各種形式的序列。如果輸出集合不需要轉換的話，那么就不用執行查詢運算符封裝的轉換操作，這個時候查詢運算符實際上就是一個委托，進行數據轉發而已。

例如調用Where運算符的時候，在Where內部所做的操作非常簡單，根據Lambda表達式中指定的查詢條件，對輸入集合重新進行了篩選，保留那些符合條件的元素指針引用，當外部遍歷Where的返回值時，Where回到它所關聯的集合中進行真正的查詢，然后返回查詢結果。

 

IEnumerable<int> lessThanTen = new int[] { 5, 12, 3 }.Where(n => n < 10);

 

當執行lessThanTen操作時，實際上，就是使用where運算符對封裝序列進行篩選。

當需要使用一些有特殊功能的運算符時，我們可以自定義實現。例如下面這個實例所示，實現一個自定義的Select運算符：

        public static IEnumerable<TResult> Select<TSource,TResult>(
            this IEnumerable<TSource> source,Func<TSource,TResult> selector)
        {
            foreach (TSource element in source)
                yield return selector(element);
        }

上面這個方法實際上就是在循環中返回yield類型的元素。所以當調用Select和Where查詢運算符時，內部操作就是創建一個序列，然后將查詢得到的元素存入這個新的序列中。

其實，在LINQ中，延遲加載特性是很重要的，這種設計將查詢的轉換和查詢的執行進行了解耦，這使得我們可以將查詢分成多個步驟來創建，有利於查詢表達式的書寫，而且在執行的時候按照一個完整的結構去查詢，減少了對集合的查詢次數，這種特性對數據庫查詢尤其重要。