[.net 面向对象程序设计进阶] (7) Lamda表达式(三) 表达式树高级应用

[.net 面向对象程序设计进阶] (7) Lamda表达式(三) 表达式树高级应用

本节导读：讨论了表达式树的定义和解析之后，我们知道了表达式树就是并非可执行代码，而是将表达式对象化后的数据结构。是时候来引用他解决问题。而本节主要目的就是使用表达式树解决实际问题。

读前必备：

本节学习前，需要掌握以下知识：

A.继承 [.net 面向对象编程基础] (12) 面向对象三大特性——继承

B.多态 [.net 面向对象编程基础] (13) 面向对象三大特性——多态

C.抽象类 [.net 面向对象编程基础] (15) 抽象类

D.泛型 [.net 面向对象编程基础] (18) 泛型

1.动态创建表达式树

上一节中通过对表达式树结构和解析表达式的学习以后，动态创建表达式树，已经变得非常简单了，下面我们使用表达式树动态创建下节的Lambda表达式.

先看我们要最终完成的原表达式:

Expression<Func<int, int, bool>> expression = (x, y) => x!=0 && x==y+1;

动态创建过程如下：

//动态创建表达式树
Expression<Func<int, int, bool>> expression = (x, y) => x != 0 && x == y + 1;

//先创建两个参数
ParameterExpression[] parameters = new ParameterExpression[] { Expression.Parameter(typeof(int),"x"), Expression.Parameter(typeof(int), "y") };

ParameterExpression param1 = parameters[0];
ParameterExpression param2 = parameters[1];

//下面先创建右边第一个表达式 x!=0
//(1)常量 0x 
ConstantExpression rightLeftRight = Expression.Constant(0, typeof(int));
//(2)创建左边第一个表达式 x!=0
BinaryExpression rightLeft = Expression.NotEqual(param1, rightLeftRight);

//下面创建右边第二个表达式 x==y+1
//(3) 先创建右边部分表达式y+1
BinaryExpression rightRightRight = Expression.Add(param2, Expression.Constant(1, typeof(int)));
//(4)创建右边表达式  x==y+1
BinaryExpression rightRight = Expression.Equal(param1, rightRightRight);

//5）创建表达式 右部整体 x != 0 && x == y + 1
BinaryExpression Right = Expression.AndAlso(rightLeft, rightRight);

//(6)完成整个表达式
Expression<Func<int, int, bool>> lambdaExr = Expression.Lambda<Func<int, int, bool>>(Right,parameters);

Console.Write(lambdaExr.ToString());

运行结果如下：

上面创建过程如下：

2.执行表达式树

动态创建完成上面的表达式，我们肯定最终结果是要使用这个表达式进行处理一些问题，对于动创建的表达式树如何执行呢?

这个问题非常容易，只需要两个步聚：

A.Compiling 编程表达式树为委托

B.调用表达式树（调用该委托）

下面看示例：

//执行表达式树
Expression<Func<int, int, bool>> expression = (x, y) => x != 0 && x == y + 1;
Func<int, int, bool> result = expression.Compile();
bool result2= expression.Compile()(9,8);
Console.WriteLine(result2);
Console.WriteLine(result(3, 2));
Console.WriteLine(result(5, 4));
Console.WriteLine(result(6, 4));
Console.WriteLine(result(-6, -7));

运行结果如下：

3.调试表达式树

在调试应用程序时，您可以分析表达式树的结构和内容。若要快速了解表达式树结构，您可以使用 DebugView 属性，该属性仅在调试模式下可用。使用 Visual Studio 进行调试。为了更好地表示表达式A.树的内容，DebugView 属性使用 Visual Studio 可视化工具。

在“数据提示”、“监视”窗口、“自动”窗口或“局部变量”窗口中，单击表达式树的 DebugView 属性旁边显示的放大镜图标。将会显示可视化工具列表。

B.单击要使用的可视化工具。

比如我们使用文本可视化工具

$符号，表示参数

4.修改表达式树

表达式树是不可变的，这意味着不能直接修改表达式树。

若要更改表达式树，必须创建现有表达式树的一个副本，并在创建副本的过程中执行所需更改。您可以使用 ExpressionVisitor 类遍历现有表达式树，并复制它访问的每个节点。

.NET 有一ExpressionVisitor 类提供重写来修改表达式树

下面我们看一下如何通过重写VisitBinary方法将表达式树左边节点类型由 && 转为 ||，实现如下：

public class OrElseModifier : ExpressionVisitor
{
    public Expression Modify(Expression expression)
    {
        return Visit(expression);
    }
    protected override Expression VisitBinary(BinaryExpression b)
    {
        if (b.NodeType == ExpressionType.AndAlso)
        {
            Expression left = this.Visit(b.Left);
            Expression right = this.Visit(b.Right);

            return Expression.MakeBinary(ExpressionType.OrElse, left, right, b.IsLiftedToNull, b.Method);
        }

        return base.VisitBinary(b);
    }
}

调用如下：

//修改表达式树            
Expression<Func<int, int, bool>> expression = (x, y) => x != 0 && x == y + 1;

OrElseModifier amf = new OrElseModifier();
Expression newExp= amf.Modify(expression);
Console.WriteLine("原表达式：      "+ expression.ToString());
Console.WriteLine("修改后的表达式："+newExp.ToString());

运行结果如下：

对于上面的实现，有几点要说明，上面.NET提供给我们的类ExpressionVisitor 有很多可重写的方法供我们完成对表达式的间接修改，返回一个表达式副本，也就是新的表达式。

我们在调用阶段为什么要使用Modify(expression)；来调用，这点，.net在设计的时候，使用了一种设计模式，就是访问者模式。

我们可以看到VisitBinary是一个保护的成员，当然我们在重写的时候是不能修改原方法的修饰符的。

这一点小伙伴们在[.net 面向对象编程基础] (13) 面向对象三大特性——多态一节中可以详细了解。

对于设计模式，我如果有时间，会写这方面的东西，博客园相关的文章也是非常多。

5.使用表达式树来生成动态查询

我们做一个有意思的示例，分类查询我在博客园中的文章。

第一步，我们先获取文章列表，通过一个实体列表来存放数据

先建立实体：

/// <summary
/// 我的博客文章实体类
/// </summary>
public class MyArticle
{
    /// <summary>
    /// 文章编号
    /// </summary>
    public int id { get; set; }
    /// <summary>
    /// 文章标题
    /// </summary>
    public string title { get; set; }

    /// <summary>
    /// 文章摘要
    /// </summary>
    public string summary { get; set; }

    /// <summary>
    /// 发布时间
    /// </summary>
    public DateTime published { get; set; }
    /// <summary>
    /// 最后更新时间
    /// </summary>
    public DateTime updated { get; set; }
    /// <summary>
    /// URL地址
    /// </summary>
    public string link { get; set; }
    /// <summary>
    /// 推荐数
    /// </summary>
    public int diggs { get; set; }
    /// <summary>
    /// 浏览量
    /// </summary>
    public int views { get; set; }

    /// <summary>
    /// 评论数
    /// </summary>
    public int comments { get; set; }

    /// <summary>
    /// 作者
    /// </summary>
    public string author { get; set; }
}

接下来获取文章

//动态查询 我在博客园中的文章分类查询

//第一步，获取我在博客园中的文章
List<MyArticle> myArticleList = new List<MyArticle>();            
var document = XDocument.Load(
    "http://wcf.open.cnblogs.com/blog/u/yubinfeng/posts/1/100"
    );

var elements = document.Root.Elements();

//在进行这个工作之前，我们先获取我博客中的文章列表
var result = elements.Where(m => m.Name.LocalName == "entry").Select(myArticle => new MyArticle
{
    id = Convert.ToInt32(myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "id").Value),
    title = myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "title").Value,
    published = Convert.ToDateTime(myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "published").Value),
    updated = Convert.ToDateTime(myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "updated").Value),
    diggs = Convert.ToInt32(myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "diggs").Value),
    views = Convert.ToInt32(myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "views").Value),
    comments = Convert.ToInt32(myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "comments").Value),
    summary = myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "summary").Value,
    link = myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "link").Attribute("href").Value,
    author = myArticle.Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "author").Elements().SingleOrDefault(x => x.Name.LocalName == "name").Value
});
myArticleList.AddRange(result);

创建一个查询表达式树的方法

public static IQueryable<T> MySearchList(IQueryable<T> myArticleTable, T myArticle)
{
    //第二步，动态查询我的文章

    // List<MyArticle> SearchMyArticleList = new List<MyArticle>();
    //1.我们先定义几个查询的参数(文章标题,浏览数,发布时间)              

    ParameterExpression myart = Expression.Parameter(typeof(T), "article");   //标题     
    ParameterExpression searchTitle = Expression.Parameter(typeof(string), "searchTitle");   //标题     
    ParameterExpression searchViews = Expression.Parameter(typeof(int), "searchViews");     //浏览数   
    ParameterExpression searchPublished = Expression.Parameter(typeof(DateTime), "searchPublished");//创建月份

    //2.使用表达式树，动态生成查询 （查询某个日期的文章）
    Expression left = Expression.Property(myart, typeof(T).GetProperty("published")); //访问属性的表达式
    Expression right = Expression.Property(Expression.Constant(myArticle), typeof(T).GetProperty("published"));//访问属性的表达式
    Expression e1 = Expression.GreaterThanOrEqual(left, right); //大于等于

    //2.使用表达式树，动态生成查询 （按点击数查询）
    Expression left2 = Expression.Property(myart, typeof(T).GetProperty("views")); //访问属性的表达式
    Expression right2 = Expression.Property(Expression.Constant(myArticle), typeof(T).GetProperty("views"));//访问属性的表达式
    Expression e2 = Expression.GreaterThanOrEqual(left2, right2);

    //3.构造动态查询 （按点击数和月份查询）
    Expression predicateBody = Expression.AndAlso(e1, e2);

    //4.构造过滤
    MethodCallExpression whereCallExpression = Expression.Call(
    typeof(Queryable),
    "Where",
    new Type[] { typeof(T) },
    myArticleTable.Expression,
    Expression.Lambda<Func<T, bool>>(predicateBody, new ParameterExpression[] { myart }));

    //构造排序
    MethodCallExpression orderByCallExpression = Expression.Call(
    typeof(Queryable),
    "OrderByDescending",
    new Type[] { typeof(T), typeof(int) },
    whereCallExpression,
    Expression.Lambda<Func<T, int>>(left2, new ParameterExpression[] { myart }));

    //创建查询表达式树
    IQueryable<T> results = myArticleTable.Provider.CreateQuery<T>(orderByCallExpression);

    return results;
}

调用方法

IQueryable<MyArticle> results = ExpressionTree<MyArticle>.MySearchList(myArticleList.AsQueryable<MyArticle>(), new MyArticle() { views=500, published=Convert.ToDateTime("2015-06")});
                
foreach (MyArticle article in results)
    Console.WriteLine(article.title + " \n [发布日期:"+article.published+"] [浏览数："+article.views+"]");