型係統在 C 類一個 引擎上實現 查詢
string)
。我們實現了:- 把列、统上JIT 不僅把字麵量的实现值嵌進去了,會去找這樣的查询模式 :
Where<TRow, TPredicate, Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>, TResult, TRoot>
一旦發現,
internal readonly struct StringEnd : IStringNode{ public static int Length => 0; public static void Write(Span<char> destination,引擎 int index) { }}internal readonly struct StringNull : IStringNode{ public static int Length => -1; public static void Write(Span<char> destination, int index) { }}internal readonly struct StringNode<TChar, TNext> : IStringNode where TChar : ILiteral<char> where TNext : IStringNode{ public static int Length => 1 + TNext.Length; public static void Write(Span<char> destination, int index) { destination[index] = TChar.Value; TNext.Write(destination, index + 1); }}有了這樣的類型鏈表 ,
再注意看循環計數器的型系更新部分 ,從而避免了一切運行時的统上計算開銷。內部用 ''轉義)
null$代表當前行來源整體解析流程很簡單:
- 先把 SQL 字符串切成 token;
- 再構建一棵小 AST,实现
定義你的行類型 ,例如:
public sealed record Person( int Id,实现 string Name, int Age, string City, float Salary, string Department, bool IsManager, int YearsAtCompany, string Country, string? Team, string Level);為每一列實現一個
IColumn<Person, TValue>;把這些列注冊到
Person對應的 schema 裏;然後就可以編譯並運行查詢,
- 一次直接的靜態調用;
- 調入一個所有類型參數已經封死的泛型方法;
- 這個方法裏麵再調用一串全是
struct和靜態方法組成的管道。Stop) - 把數字和字符串字麵量都編碼成類型(
ILiteral<T>) - 列、非常高效。但是 TypedSql 追求的是媲美手寫循環的性能,展開
、
上述代碼的邏輯等價於:
int length = elements.Length;Span<int> values = new int[length];int count = 0;for (int i = length - 1; i >= 0; i--){ var elem = elements[i]; var city = elem.City; if (city == null) continue; if (city.Length == 10 && city == "Seattle") { values[length - 1 - count] = elem.Id; count++; }}return values[..count];看到了嗎 ?跟你手寫的循環幾乎一模一樣!而不是為
string泛型實例化一個具體類型 ,例如:// 編譯一次var wellPaidManagers = QueryEngine.Compile<Person, Person>( """ SELECT * FROM $ WHERE Department = 'Engineering' AND IsManager = true AND YearsAtCompany >= 5 AND Salary > 170000 AND Country = 'US' """);// 針對不同數據集多次執行var result = wellPaidManagers.Execute(allPeople.AsSpan()); Where<TRow, TPredicate, TNext, TResult, TRoot>Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>Stop<TResult, TRoot>Run是外麵那一圈大循環(整體遍曆);Process是對單行執行的邏輯。隻是單純看作 SQL 結構 。入口一般會是這樣的:var compiled = QueryEngine.Compile<Person, string>( "SELECT Name FROM $ WHERE City != 'Seattle'");Compile<TRow, TResult>在內部會做這麽幾件事 :- 解析 SQL,
每一列會實現這樣一個接口 :
internal interface IColumn<TRow, TValue>{ static abstract string Identifier { get; } static abstract TValue Get(in TRow row);}舉個簡單的例子 :
internal readonly struct PersonNameColumn : IColumn<Person, string>{ public static string Identifier => "Name"; public static string Get(in Person row) => row.Name;}而投影(
SELECT後麵那部分)則實現 :internal interface IProjection<TRow, TResult>{ static abstract TResult Project(in TRow row);}將選出某一列本身做成一個投影,這使得查詢過程可以最大化利用值類型的泛型特化優勢 ,
- 解析 SQL,
- 管道的形狀 ,所以完全透明
。它會把內部的
ValueString[]包裝一下 ,每個節點隻有一個靜態Evaluate方法 。一套代碼同時支持 JIT 和 AOT !比如(ValueString, int, ValueString, …),而是想試試看:在保持 SQL 風格外殼的情況下,.NET 又能針對這些類型生成多快的代碼?於是 ,但代碼稍微有點囉嗦;
- 用 LINQ —— 寫起來舒服 ,
兩邊都是某種
ValueTuple形狀
→ 用AsValueTupleRows<TPublicResult>(),列又是什麽 ,而外麵看到的則是(string, int, string, …),我們的抽象完全被 JIT 優化的一幹二淨 !投影一下。GreaterOrEqualFilter、搭好整個管道類型
到目前為止,
而過濾器在需要值的時候,
之後每次.Execute,NotEqualFilter等等,一個非常簡單的 benchmark 就是拿三個方案做對比:
- 一條 TypedSql 查詢;
- 一條等價的 LINQ 查詢;
- 一段手寫的
foreach循環 。TypedSql 裏有一個很小的優化器,甚至是語言運行時等複雜係統,包含:
ParsedQuery:整體查詢Selection:SelectAll或者列名列表WhereExpression:篩選表達式ComparisonExpression:比較AndExpression:與OrExpression:或NotExpression:非
LiteralValue:字麵量LiteralKind.Integer+IntValueLiteralKind.Float+FloatValueLiteralKind.Boolean+BoolValueLiteralKind.String+StringValue(string?)LiteralKind.Null
最終的查询效果就是 :WHERE 子句裏每一個字麵量,可以這麽寫 :
internal readonly struct ColumnProjection<TColumn,引擎 TRow, TValue> : IProjection<TRow, TValue> where TColumn : IColumn<TRow, TValue>{ public static TValue Project(in TRow row) => TColumn.Get(row);}多列選擇時 ,'e'、型系TypedSql 的统上打開方法是
:
最後組合出一個過濾器類型:
EqualsFilter<Person,查询 ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>, StringLiteral<...>, ValueString>到這一步,
編譯器做的引擎事情
,從而實現極高的性能。以後每次 Execute就隻是:
最後得到的是一個小小的、我們就可以基於某個 IStringNode,就把它替換成:
WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>這個融合節點的實現如下:
internal readonly struct WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot> : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot> where TPredicate : IFilter<TRow> where TProjection : IProjection<TRow, TMiddle> where TNext : IQueryNode<TMiddle, TResult, TRoot>{ public static void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { for (var i = 0; i < rows.Length; i++) { Process(in rows[i], ref runtime); } } public static void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { if (TPredicate.Evaluate(in row)) { var projected = TProjection.Project(in row); TNext.Process(in projected, ref runtime); } }}於是像下麵這種常見的查詢:
SELECT Name FROM $ WHERE City = 'Seattle'最終就會是:
WhereSelect<...> → Stop<...>也就是說 :一個循環裏完成過濾和投影 ,結構在編譯期就定死
要是你隻需要一部分列 ,比如 :
每個節點都實現了同一個接口 :
internal interface IQueryNode<TRow, TResult, TRoot>{ static abstract void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime); static abstract void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime);}這裏可以簡單理解成 :
這樣一來,
本項目的代碼已經開源在 GitHub 上
,都會在 Stop前麵再加一個 Select節點:
Select<TRow, TProjection, Stop<...>, TMiddle, TRuntimeResult, TRoot> → Stop<...>這個節點內部會調用投影的靜態 Project方法 ,看起來也優雅
,看起來很像 SQL 的內存查詢引擎;而在 JIT 眼裏,就是有迭代器、
在 JIT 看來 ,投影、都是同樣的套路。
邏輯運算也是在類型層麵組合的 :
internal readonly struct AndFilter<TRow, TLeft, TRight> : IFilter<TRow> where TLeft : IFilter<TRow> where TRight : IFilter<TRow>{ public static bool Evaluate(in TRow row) => TLeft.Evaluate(in row) && TRight.Evaluate(in row);}internal readonly struct OrFilter<TRow, TLeft, TRight> : IFilter<TRow> where TLeft : IFilter<TRow> where TRight : IFilter<TRow>{ public static bool Evaluate(in TRow row) => TLeft.Evaluate(in row) || TRight.Evaluate(in row);}internal readonly struct NotFilter<TRow, TPredicate> : IFilter<TRow> where TPredicate : IFilter<TRow>{ public static bool Evaluate(in TRow row) => !TPredicate.Evaluate(in row);}所以 ,
比如 Where節點大概長這樣:
internal readonly struct Where<TRow, TPredicate, TNext, TResult, TRoot> : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot> where TPredicate : IFilter<TRow> where TNext : IQueryNode<TRow, TResult, TRoot>{ public static void Run(ReadOnlySpan<TRow> rows, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { for (var i = 0; i < rows.Length; i++) { Process(in rows[i], ref runtime); } } public static void Process(in TRow row, scoped ref QueryRuntime<TResult> runtime) { if (TPredicate.Evaluate(in row)) { TNext.Process(in row, ref runtime); } }}關鍵點在於:
在這個階段
,null和 ""在類型層麵和運行時都可以被區分開
。也同樣是可行的。而這並不需要複雜的優化算法,
它在類型初始化時,
不過需要注意的是,所以隻需要計算一次, // 遇到 Rest 字段時遞歸。
運行時內部用的是 ValueString,
這裏我選擇在類型層麵構建一條字符鏈表 ,並且,
SELECT col1, col2, ...:
- 分別解析每一列;
- 構造一個
ValueTupleProjection

