.NET 3.5扩展方法和Lambda表达式
创始人
2024-04-27 09:10:35
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对于上文的简化需求,使用Lambda表达式和内置的.NET 3.5扩展方法便可以写成这样:

  1. static List< int> EvenSquareLambda(IEnumerable< int> source)  
  2. {  
  3.     return source.Where(i => i % 2 == 0).Select(i => i * i).ToList();  
  4. }  

.NET 3.5扩展方法的延迟效果

应该已经有许多朋友了解了.NET 3.5中处理集合时扩展方法具有“延迟”的效果,也就是说Where和Select中的委托(两个Lambda表达式)只有在调用ToList方法的时候才会执行。这是优点也是陷阱,在使用这些方法的时候我们还是需要了解这些方法的效果如何。不过这些方法其实都没有任何任何“取巧”之处,换句话说,它们的行为和我们正常思维的结果是一致的。如果您想得明白,能够自己写出类似的方法,或者能够“自圆其说”,十有八九也不会有什么偏差。但是如果您想不明白它们是如何构造的,还是通过实验来确定一下吧。实验的方式其实很简单,只要像我们之前验证“重复计算”陷阱那种方法就可以了,也就是观察委托的执行时机和顺序进行判断。

好,回到我们现在的问题。我们知道了“延迟”效果,我们知道了Where和Select会在ToList的时候才会进行处理。不过,它们的处理方式是什么样的,是像我们的“普通方法”那样“创建临时容器(如List< T>),并填充返回”吗?对于这点我们不多作分析,还是通过“观察委托执行的时机和顺序”来寻找答案。使用这种方式的关键,便是在委托执行时打印出一些信息。为此,我们需要这样一个Wrap方法(您自己做试验时也可以使用这个方法):

  1. static Func< T, TResult> Wrap< T, TResult>(  
  2.     Func< T, TResult> func,  
  3.     string messgaeFormat)  
  4. {  
  5.     return i =>  
  6.     {  
  7.         var result = func(i);  
  8.         Console.WriteLine(messgaeFormat, i, result);  
  9.         return result;  
  10.     };  
  11. }  

Wrap方法的目的是将一个Func< T, TResult>委托对象进行封装,并返回一个类型相同的委托对象。每次执行封装后的委托时,都会执行我们提供的委托对象,并根据我们传递的messageFormat格式化输出。例如:

  1. var wrapper = Wrap< intint>(i => i + 1, "{0} + 1 = {1}");  
  2. for (var i = 0; i <  3; i++) wrapper(i);  

则会输出:

  1. 0 + 1 = 1 
  2. 1 + 1 = 2 
  3. 2 + 1 = 3 

那么,我们下面这段代码会打印出什么内容呢?

  1. List< int> source = new List< int>();  
  2. for (var i = 0; i <  10; i++) source.Add(i);  
  3.  
  4. var finalSource = source  
  5.     .Where(Wrap< intbool>(i => i % 3 == 0, "{0} can be divided by 3? {1}"))  
  6.     .Select(Wrap< intint>(i => i * i, "The square of {0} equals {1}."))  
  7.     .Where(Wrap< intbool>(i => i % 2 == 0, "The result {0} can be devided by 2? {1}"));  
  8.  
  9. Console.WriteLine("===== Start =====");  
  10. foreach (var item in finalSource)  
  11. {  
  12.     Console.WriteLine("===== Print {0} =====", item);  
  13. }  
  14.  

我们准备一个列表,其中包含0到9共十个元素,并将其进行Where…Select…Where的处理,您可以猜出经过foreach之后屏幕上的内容吗?

  1. ===== Start =====  
  2. 0 can be divided by 3? True  
  3. The square of 0 equals 0.  
  4. The result 0 can be devided by 2? True  
  5. ===== Print 0 =====  
  6. 1 can be divided by 3? False  
  7. 2 can be divided by 3? False  
  8. 3 can be divided by 3? True  
  9. The square of 3 equals 9.  
  10. The result 9 can be devided by 2? False  
  11. 4 can be divided by 3? False  
  12. 5 can be divided by 3? False  
  13. 6 can be divided by 3? True  
  14. The square of 6 equals 36.  
  15. The result 36 can be devided by 2? True  
  16. ===== Print 36 =====  
  17. 7 can be divided by 3? False  
  18. 8 can be divided by 3? False  
  19. 9 can be divided by 3? True  
  20. The square of 9 equals 81.  
  21. The result 81 can be devided by 2? False 

列表中元素的执行顺序是这样的:
***个元素“0”经过Where…Select…Where,***被Print出来。
第二个元素“1”经过Where,中止。
第三个元素“2”经过Where,中止。
第四个元素“4”经过Where…Select…Where,中止。
……

.NET 3.5扩展方法的神奇之处

这说明了,我们使用.NET框架自带的Where或Select方法,最终的效果和上一节中的“合并循环”类似。因为,如果创建了临时容器保存元素的话,就会在***个Where中把所有元素都交由***个委托(i => i % 3 == 0)执行,然后再把过滤后的元素交给Select中的委托(i => i * i)执行。请注意,在这里“合并循环”的效果对外部是隐藏的,我们的代码似乎还是一步一步地处理集合。换句话说,我们使用“分解循环”的清晰方式,但获得了“合并循环”的高效实现。这就是.NET框架这些扩展方法的神奇之处1。

在我们进行具体的性能测试之前,我们再来想一下,这里出现了那么多IEnumerable对象实现了哪个GoF 23中的模式呢?枚举器?看到IEnumerable就说枚举器也太老生常谈了。其实这里同样用到了“装饰器”模式。每次Where或Select之后其实都是使用了一个新的IEnumerable对象来封装原有的对象,这样我们遍历新的枚举器时便会获得“装饰”后的效果。因此,以后如果有人问您“.NET框架中有哪些的装饰器模式的体现”,除了人人都知道的Stream之外,您还可以回答说“.NET 3.5中System.Linq.Enumerable类里的一些扩展方法”,多酷。

以上就介绍了.NET 3.5扩展方法和Lambda表达式实现的高性能分解循环的委托方法。

【编辑推荐】

  1. Lambda表达式:要性能还是要清晰的代码?
  2. .NET Lambda表达式的函数式特性:索引示例
  3. .NET Lambda表达式的语义:字符串列表范例
  4. 使用.NET 3.5 Lambda表达式实现委托
  5. 各版本.NET委托的写法回顾

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