LINQ性能

Question

在针对对象集合的LINQ查询背后，究竟发生了什么？它只是语法糖吗，还是有其他的事情发生，使得它成为更高效的查询？

- Crios

Answer 1

您是指查询表达式，还是查询背后的操作？

查询表达式首先会被扩展为“正常”的C#代码。例如：

var query = from x in source
            where x.Name == "Fred"
            select x.Age;

被翻译成：

var query = source.Where(x => x.Name == "Fred")
                  .Select(x => x.Age);

这取决于所涉及的源类型的确切含义，比如在LINQ to Objects中，它通常实现了"IEnumerable<T>"，并使用"Enumerable"扩展方法...但也可能是不同的扩展方法集合。(例如，LINQ to SQL将使用"Queryable"扩展方法。)

现在，假设我们正在使用LINQ to Objects... 扩展方法展开后，上述代码变成了:

var query = Enumerable.Select(Enumerable.Where(source, x => x.Name == "Fred"),
                              x => x.Age);

接下来，Select和Where的实现变得很重要。不考虑错误检查，它们大致是这样的：

public static IEnumerable<T> Where<T>(this IEnumerable<T> source,
                                      Func<T, bool> predicate)
{
    foreach (T element in source)
    {
        if (predicate(element))
        {
            yield return element;
        }
    }
}

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

下一步是将迭代器块扩展为状态机，我不会在这里进行详细解释，但我有一篇关于此的文章。

最后，就是将lambda表达式转换为额外的方法+适当的委托实例创建（或表达式树，取决于调用的方法的签名）。

因此，基本上LINQ使用了C#的很多巧妙特性：

- Lambda表达式转换（成委托实例和表达式树） - 扩展方法 - 泛型方法的类型推断 - 迭代器块 - 通常使用匿名类型（用于投影） - 通常使用隐式类型定义局部变量 - 查询表达式转换

然而，这些单独的操作非常简单 - 它们不执行索引等操作。连接和分组使用哈希表完成，但像“where”这样的简单查询只是线性的。请勿忘记，LINQ to Objects通常只将数据视为仅向前可读的序列 - 它不能执行二进制搜索等操作。

通常情况下，我期望手写查询比LINQ to Objects稍微快一点，因为它们没有那么多层抽象，但它们将更难以阅读，并且性能差异通常不会很大。

对于性能问题，一如既往：如果有疑问，请进行测量！

- Jon Skeet

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我的意思是它在幕后做了什么。例如，我有一个对象集合。我可以编写一个For循环来遍历整个集合，并仅检查每个对象中所需的值的属性，或者我可以使用LINQ。根据我所读到的，LINQ在许多情况下似乎更快。我的问题是为什么它更快，以及它如何执行查找？ - Crios

LINQ通常不会比等效的代码更快 - 尽管我相信还有其他项目提供索引查找，例如。如果您能给出一个具体的例子，您期望LINQ更快，那将非常有帮助。 - Jon Skeet

Answer 2

如果您需要更好的性能，请考虑尝试 i4o - 对象索引。它为大型集合（想象一下100,000+行）建立内存对象，然后LINQ使用它来加速查询。您需要大量数据才能使其工作，但改进效果令人印象深刻。 http://www.codeplex.com/i4o

- Jonathan Allen

Answer 3

这只是一种语法糖，其中没有涉及到任何魔法。

你可以用"C#"或其他语言手写等效的代码，它们将会执行相同的功能。

(当然，编译器会生成高效的代码，所以它生成的代码可能比你自己写的代码更加高效，因为你可能不知道如何编写最有效的代码。)

- RichieHindle