C#_深入理解Linq的延迟执行

    一、Linq简介

    Linq的查询三部曲：一、获取数据源；二、创建查询；三、执行查询。

    二、延迟查询带来的好处

    延迟查询有什么好处呢？请看下面一段代码： private static void Main()
{
var list = new List<int>();
var rd = new Random();
for (var i = 0; i < 100000000; i++)
{
var num = rd.Next(-10000000, 10000000);
list.Add(num);
}
            RecordingTime(list);
        }

private static void RecordingTime(IEnumerable<int> list)
{
var watch = new Stopwatch();
watch.Start(); //开始计时

var nums1 = list.Where(n => n > 0);

var nums2 = new List<int>();
foreach (var i in list)
{
if (i > 0)
{
nums2.Add(i);
}
}
            watch.Stop(); //停止计时
var time = watch.ElapsedMilliseconds;
Console.WriteLine($"耗时：{time}毫秒");
}

    大家可以对比一下num1和num2的运行效率，一亿条数据中，使用Linq求集合中的正数耗时仅为2毫秒(可能会有十几毫秒的误差)；而使用普通方法(遍历加判断)耗时却达到了2秒多。效率提升近2000倍！
    Linq的效率为什么会这么快呢？
    这是因为Linq在上面的代码中仅仅做了两个工作：1、获取数据源，2、创建查询；而使用普通方法不光做了这两个工作，它还多做了执行查询工作，因此Linq在此处运行效率奇高。

    三、延迟执行会有什么影响

    用代码说话

var list = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
var enumList = list.Where(x => x > -4);
foreach (var num in enumList)
{
Console.WriteLine(num);
}
Console.WriteLine("■■■■■■■■■■■■");
list.Add(-1);
foreach (var num in enumList)
{
Console.WriteLine(num);
}

    此处我上下遍历的enumList是同一个集合，尽管我在遍历完第一次的时候改变了List，正常来讲我上下两次遍历输出的内容应该是一致的，然而结果却不尽然。



    刚刚提到Linq仅仅做了两部工作：1、获取数据源，2、创建查询。那么执行查询是在何时何处被执行的呢？答案就是：当enumList被用到的时候才会去执行，也就是说这段代码中，var enumList = list.Where(x => x > -4);这行代码被执行了两次。第一次执行的时候是第一次遍历enumList的时候，第二次执行的时候是第二次遍历enumList的时候（大家可以打断点观察一下）。   

    四、延迟执行的原理

    继续上代码

private static void Main()
{
            var list = new List<int> { -1, 1, 2, 3, 4, 5 };
var list1 = Delay(list);
foreach (var num in list1)
{
Console.WriteLine(num);
}
list.Add(-3);
list.Add(7);
Console.WriteLine("■■■■■■■■■■■■");
foreach (var num in list1)
{
Console.WriteLine(num);
}
        }

private static IEnumerable<int> Delay(IEnumerable<int> list)
{
foreach (var num in list)
{
if (num>0)
{
yield return num;
}
}
}

    其实Linq的延迟执行原理很简单，如果你理解yield return，那么你就会明白这两者其实原理是一模一样的。


    可以发现这段代码跟上面的那段代码运行模式是一样的，当你将断点打在var list1 = Delay(list);时，单步调试是不会进入Delay方法的，仅当你去遍历list1的时候它才会去执行Delay方法，而且是你用几次list1，它就会去执行几次Delay方法。yield return与return不同之处就在于它是“按需供给”，即你什么时候用它就什么时候(执行)返回给你值。
    之前说到延迟执行可能会影响结果，那么当我多次使用list1时，Delay这个方法就会多次执行，程序的运行效率是否会非常低呢？看一下我的测试，一万个整形数据打印七次。    yield return(模拟延迟执行)：




直接打印：



    普通打印的运行时间甚至更低(因为普通打印是打印所有数字，Delay方法过滤掉负数了)！由此，可以看出：当延迟执行的结果被多次调用时，并不会影响运行效率。

    五、哪些Linq查询操作符是延迟执行的

    转到Linq查询操作符的定义看一下




    当返回值为IEnumerable<TSource>、IEnumerable<IGrouping<TKey, TSource>>和IOrderedEnumerable<TSource>的时候，Linq为延迟执行。实际上上述三个返回值类型都实现了IEnumerable<T>(公开枚举数)这个接口，yield return的返回值就是IEnumerable<T>，所以，当Linq查询操作符的返回值为上述三个类型时，查询为延迟查询，其他为立即执行。

    六、如何避免延迟执行

    可以看到延迟执行既有好处又有一定的影响，当延迟执行会对自己的程序产生影响时，如何去避免这个影响呢。很简单，将返回值转换为另外一种类型即可，Linq的查询操作符中包含了转换操作的定义：ToArray(转换为数组)、ToDictionary(转换为字典)、ToList(转换为集合)，使用这些转换运算就可以将延迟执行转换为立即执行，也就可以避免延迟执行带来的影响了。

本人的第一篇博文，初学C#不到3个月，写得不好的地方请在评论区指出，我会及时修正。