重复造轮子感悟 – XLinq性能提升心得

曾经的两座大山

1、EF

刚接触linq那段时间，感觉这家伙好神奇，语法好优美，好厉害。后来经历了EF一些不如意的地方，就想去弥补，既然想弥补，就必须去了解原理。最开始甚至很长一段时间都搞不懂IQueryProvider（小声说，其实现在也没完全搞懂），好不容易把IQueryProvider搞懂了，然后才发现好戏才刚刚开始，这个时候尝试写了第一个ORM。那个时候不明白表达式树的原理，自然一开始的思路就是走一点算一点，走到后面就没法走了，因为思路太乱了。这个时候就感觉EF太牛了，那么复杂的linq都能翻译出来，虽然翻译的sql的质量不行，而且还有坑，不过至少翻译出来了，感觉自己永远都没办法做到。

2、Dapper

这框架是大名鼎鼎的，性能是相当高的，底层是用EMIT写的。然而我这人就是有技术洁癖，如果是我自己一个人开发，那么如果这个工具让我感觉到了不爽，我就会尝试自己开发。所以我也没用dapper，原因只是它直接操作了Connection，而且要手写sql代码。但是我自己写的在性能上始终是个硬伤，跟dapper比不了。之前我业余用表达式树实现了DataSet到List的转换，然后拿到公司装逼，同事来了一句"来来咱跟dapper比比"，我说"得得你就别虐我了成不"，比的结果当然是比较惨的，那个时候我觉得我不可能达到dapper的转换速度。

性能提升测试

测试代码

1. static void Main(string[] args)
2.         {
3.             EFDbContext db = new EFDbContext();
4.             db.Configuration.AutoDetectChangesEnabled = false;
5.             db.Configuration.LazyLoadingEnabled = false;
6.             db.Configuration.ValidateOnSaveEnabled = false;
7.             XLinqDataContext xlinq = new XLinqDataContext();
8.             db.Users.Where(x => false).ToList();//让EF完成初始化
9.  
10.  
11.             ExecuteTimer("EF20万数据查询", () =>
12.             {
13.                 db.LargUsers.Take(200000).ToList();
14.             });
15.  
16.             GC.Collect();
17.             ExecuteTimer("XLinq20万数据查询", () =>
18.             {
19.                 var a = xlinq.Set<LargeUser>().Take(200000).ToList();
20.             });
21.             GC.Collect();
22.             ExecuteTimer("Dapper20万数据查询", () =>
23.             {
24.                 SqlConnection conn = new SqlConnection(ConfigurationManager.ConnectionStrings["test"].ConnectionString);
25.                 var a = conn.Query<LargeUser>("SELECT top 200000 * from dbo.largeusers");
26.             });
27.             GC.Collect();
28.             ExecuteTimer("XLinq50万数据查询", () =>
29.             {
30.                 var a = xlinq.Set<LargeUser>().Take(500000).ToList();
31.             });
32.             GC.Collect();
33.             ExecuteTimer("Dapper50万数据查询", () =>
34.             {
35.                 SqlConnection conn = new SqlConnection(ConfigurationManager.ConnectionStrings["test"].ConnectionString);
36.                 var a = conn.Query<LargeUser>("SELECT top 500000 * from dbo.largeUsers");
37.             });
38.             Console.ReadKey();
39.         }
40.  
41.         static void ExecuteTimer(string name, Action action)
42.         {
43.             var watch = Stopwatch.StartNew();
44.             action();
45.             watch.Stop();
46.             Console.WriteLine(string.Format("{0}:{1}毫秒", name, watch.ElapsedMilliseconds));
47.         }

测试结果

秒EF是妥妥的，但dapper基本上性能一样，那点差距就直接忽略吧。

之前也进行过一次，被dapper秒，和EF性能一样，原因是因为字典缓存用的有问题。

而这次这个最终取数据全部用的数组，一开始其实把dapper都给秒了，快了dapper接近一半，不过后来发现情况没考虑全，考虑全了就差不多了。

感悟和心得

1. Expression Tree与EMIT

   应该有不少人都认为后者比前者快，我一开始也这么认为的。

   但园子一位大神说，Expression Tree与EMIT最终生成的代码是一样的，所以性能是一样的。说实在的，我还是不太信。

   然后老赵大神又说，Expression Tree最终也是操作的EMIT来实现的。好吧，其实我有点信了，但还是不太信。

   直到我在写XLinq的时候用纯Expression Tree超越了用纯EMIT的Dapper，我才相信。（不信？可以在评论里要源码）

2. 基础类型转换的坑

   之前造轮子的时候，一直觉得Convert.ChangeType是尚方宝剑，一剑在手，天下我有。

   然而在写XLinq的时候，被这个方法坑的不轻。

   当我要long、int、short、int?、long?、short?这几个类型相互转换的时候，总会冒出来异常。

   然后谷歌一下，园子大神的博文说："这个方法一遇到Nullable<T>类型的时候就会挂掉"。

   好吧，我认了（说错了的话请指正）。然后不得不自己处理类型转换，同时也算是知道了这个坑。

3. LINQ并不能完美实现无缝切换数据库

   一直认为只要linq provider写得足够好，就能支持无缝切换数据库，注意是切换不是支持。

   然而现在看来，想要做到直接改一下配置文件就能切换这是不可能的。

   举一个例子，假如说要将sql server数据库切换到sqlite，这个时候切换过去之后看起来其实不会有什么问题，因为sqlite即使语法不对也可能不会报错。

   在sql server中，2015/1/1这是合法的日期型数据，但这样的数据在sqlite中是无法识别的。

   也就是说，如果你之前用的sql server，并且使用了这样的数据格式，那么切换到sqlite后可能所有关于日期的判断会全部出错，并不是指报异常，而是说计算结果不正确。

4. 将IDataReader转换到List的功能整个直接生成代码，不再生成每一个属性的委托

   之前在写类似于ORM的工具时，总会将先生成每一个属性的Setter和Getter委托，然后再单独调用这些委托来完成转换。

   这样就几乎无法避免装箱拆箱的问题，但装箱拆箱其实还是会浪费一点性能的。

   后来想到了另一种办法，不再生成Setter和Getter的委托，转而生成包装了一个循环的委托。

   就是说，我传给委托一个类型和一个Reader对象，它就直接返回给我一个List，我不用去获取每一个属性的委托。

   委托中直接生成了访问该类型的每一个属性的代码，这样就直接避免了装箱拆箱，最终性能跟dapper差不多了。

   不过这样做可能会占用多一点缓存，不过现在来说内存应该不是问题

IDataReader转List关键代码

 public static Func<IDataReader, IList> GetDataReaderMapeer(Type type,IDataReader reader)
        {
            Func<IDataReader, IList> func = null;
            if (!_dataReader2ListCahce.TryGetValue(type, out func))
            {
                lock (_dataReader2ListCahce)
                {
                    if (!_dataReader2ListCahce.TryGetValue(type, out func))
                    {
                        var readerExp = Expression.Parameter(ReflectorConsts.IDataReaderType, "reader");
                        var properties = ExpressionReflector.GetProperties(type);
                        var fieldCount = reader.FieldCount;
                        var expressions = new List<Expression>();
                        var objVar = Expression.Variable(type, "entity");
                        var fieldCountVar = Expression.Variable(ReflectorConsts.Int32Type, "fieldCount");
                        var readerVar = Expression.Variable(ReflectorConsts.IDataReaderType, "readerVar");
                        var propertyNameArr = Expression.Variable(ReflectorConsts.StringArrayType, "pis");
                        var indexArrVar = Expression.Variable(ReflectorConsts.Int32ArrayType, "indexes");
                        var readIndexVar = Expression.Variable(ReflectorConsts.Int32Type, "readIndex");
                        var indexVar = Expression.Variable(ReflectorConsts.Int32Type, "index");
                        var forBreakLabel = Expression.Label("forBreak");
                        var assignIndexVar = Expression.Assign(indexVar, Expression.Constant(0));
                        var listType = ReflectorConsts.ListType.MakeGenericType(type);
                        var listVar = Expression.Variable(listType, "list");
                        expressions.Add(Expression.Assign(listVar, Expression.New(listType)));
                        expressions.Add(Expression.Assign(readerVar, readerExp));
                        expressions.Add(assignIndexVar);
                        var assignFieldCountVar = Expression.Assign(fieldCountVar,
                                Expression.MakeMemberAccess(readerVar, ReflectorConsts.FieldCountOfIDataReader)
                            );
                        expressions.Add(assignFieldCountVar);
                        var readNameExp = Expression.Call(readerVar, ReflectorConsts.GetOrdinalOfIDataReader, Expression.ArrayIndex(propertyNameArr, indexVar));
                        var initIndexArray = Expression.Assign(indexArrVar, Expression.NewArrayBounds(ReflectorConsts.Int32Type, Expression.Constant(fieldCount)));
                        var initPropertyArrayExpressions = new List<Expression>();
                        for (int i = 0; i < fieldCount; i++)
                        {
                            initPropertyArrayExpressions.Add(Expression.Constant(reader.GetName(i)));
                        }
                        var initPropertyArray = Expression.Assign(propertyNameArr, Expression.NewArrayInit(ReflectorConsts.StringType, initPropertyArrayExpressions));
                        var assignIndexArrayVar = Expression.Assign(Expression.ArrayAccess(indexArrVar, indexVar), readNameExp);
                        expressions.Add(initPropertyArray);
                        expressions.Add(initIndexArray);
                        expressions.Add(Expression.Loop(
                                Expression.IfThenElse(
                                    Expression.LessThan(indexVar, fieldCountVar),
                                    Expression.Block(
                                        assignIndexArrayVar,
                                        Expression.Assign(
                                            indexVar,
                                            Expression.Add(indexVar, Expression.Constant(1))
                                        )
                                    ),
                                    Expression.Break(forBreakLabel)
                                ),
                                forBreakLabel
                            ));
                        Expression body = null;
                        DataReaderGetMethodSwitcher switcher = null;
                        var labelTarget = Expression.Label(type, "return");
                        var paramterExpressions = new List<ParameterExpression>();
                        var setEntityExpressions = new List<Expression>();
                        if (TypeHelper.IsCompilerGenerated(type))
                        {
                            var constructor = type.GetConstructors().FirstOrDefault();
                            if (constructor == null)
                            {
                                throw new ArgumentException("类型" + type.FullName + "未找到构造方法");
                            }
                            var parameters = constructor.GetParameters();
                            var expressionParams = new List<ParameterExpression>();
                            for (int i = 0; i < fieldCount; i++)
                            {
                                var parameter = parameters[i];
                                var parameterVar = Expression.Variable(parameter.ParameterType, parameter.Name);
                                var parameterType = TypeHelper.GetUnderlyingType(parameter.ParameterType);
                                switcher = new DataReaderGetMethodSwitcher(parameterType, readIndexVar, readerVar);
                                switcher.Process();
                                var rightExp = (Expression)switcher.Result;
                                if (TypeHelper.IsNullableType(parameter.ParameterType))
                                {
                                    rightExp = Expression.Convert(rightExp, parameter.ParameterType);
                                }
                                var isNullExp = Expression.Call(readerExp, ReflectorConsts.IsDBNullfIDataReader, readIndexVar);
                                var ifExp = Expression.IfThenElse(isNullExp, Expression.Assign(parameterVar, Expression.Default(parameter.ParameterType)), Expression.Assign(parameterVar, rightExp));
                                var exps = new List<Expression>();
                                setEntityExpressions.Add(
                                    Expression.Assign(
                                        readIndexVar,
                                        Expression.ArrayIndex(indexArrVar, Expression.Constant(i))
                                    )
                                );
                                setEntityExpressions.Add(ifExp);
                                expressionParams.Add(parameterVar);
                            }
                            setEntityExpressions.Add(Expression.Assign(objVar, Expression.New(constructor, expressionParams)));
                            paramterExpressions.AddRange(expressionParams);
                            paramterExpressions.Add(readerVar);
                            paramterExpressions.Add(listVar);
                        }
                        else
                        {
                            var newExp = Expression.New(type);
                            setEntityExpressions.Add(Expression.Assign(objVar, newExp));
                            for (int i = 0; i < fieldCount; i++)
                            {
                                var propertyName = reader.GetName(i);
                                var property = properties.Get(propertyName);
                                if (property == null)
                                {
                                    continue;
                                }
                                var propertyAssignExpressions = new List<Expression>();
                                var propertyExp = Expression.Property(objVar, property);
                                var propertyType = TypeHelper.GetUnderlyingType(property.PropertyType);
                                Expression rightExp = null;
                                switcher = new DataReaderGetMethodSwitcher(propertyType, readIndexVar, readerVar);
                                switcher.Process();
                                rightExp = (Expression)switcher.Result;
                                if (TypeHelper.IsNullableType(property.PropertyType))
                                {
                                    rightExp = Expression.Convert(rightExp, property.PropertyType);
                                }
                                setEntityExpressions.Add(
                                    Expression.Assign(
                                        readIndexVar,
                                        Expression.ArrayIndex(indexArrVar, Expression.Constant(i))
                                    )
                                );
                                var ifExp = Expression.IfThen(
                                    Expression.Not(
                                        Expression.Call(readerExp, ReflectorConsts.IsDBNullfIDataReader, readIndexVar)
                                    ),
                                    Expression.Assign(propertyExp, rightExp)
                                );
                                setEntityExpressions.Add(ifExp);
                            }
                            paramterExpressions.Add(listVar);
                            paramterExpressions.Add(readerVar);
                        }
                        paramterExpressions.Add(indexVar);
                        paramterExpressions.Add(propertyNameArr);
                        paramterExpressions.Add(fieldCountVar);
                        paramterExpressions.Add(indexArrVar);
                        paramterExpressions.Add(readIndexVar);
                        //expressions.Add(Expression.Call(
                        //        null,
                        //        typeof(MessageBox).GetMethod("Show", new Type[] { ReflectorConsts.StringType }),
                        //    Expression.Call(
                        //        null,
                        //        ReflectorConsts.ConvertToStringMethod,
                        //        Expression.Convert(
                        //            Expression.ArrayIndex(indexArrVar, Expression.Constant(1)),
                        //            ReflectorConsts.ObjectType)
                        //        )));
                        setEntityExpressions.Add(Expression.Call(listVar, listType.GetMethods().FirstOrDefault(x => x.Name == "Add"), objVar));
                        expressions.Add(
                            Expression.Loop(
                                Expression.Block(
                                    Expression.IfThenElse(
                                        Expression.Call(readerVar, ReflectorConsts.ReadOfIDataReader),
                                        Expression.Block(new[] { objVar }, setEntityExpressions),
                                        Expression.Break(labelTarget, Expression.Default(type))
                                    )
                                ),
                                labelTarget
                            ));
                        expressions.Add(listVar);
                        body = Expression.Block(
                            paramterExpressions,
                            expressions
                        );
                        func = Expression.Lambda<Func<IDataReader, IList>>(body, readerExp).Compile();
                        _dataReader2ListCahce.Add(type, func);
                    }
                }
            }
            return func;
        }