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    • <acronym id='B493DAB993'></acronym>
      <center id='B493DAB993'><center id='B493DAB993'><tfoot id='B493DAB993'></tfoot></center><abbr id='B493DAB993'><dir id='B493DAB993'><tfoot id='B493DAB993'></tfoot><noframes id='B493DAB993'>

    • <optgroup id='B493DAB993'><strike id='B493DAB993'><sup id='B493DAB993'></sup></strike><code id='B493DAB993'></code></optgroup>
        1. <b id='B493DAB993'><label id='B493DAB993'><select id='B493DAB993'><dt id='B493DAB993'><span id='B493DAB993'></span></dt></select></label></b><u id='B493DAB993'></u>
          <i id='B493DAB993'><strike id='B493DAB993'><tt id='B493DAB993'><pre id='B493DAB993'></pre></tt></strike></i>

        2. 最後再用 StringLiteral<>把它包起來 :

          StringLiteral<  StringNode<Char<'S'>,    StringNode<Char<'e'>,      ...    >  >>
        3. 這一整個封閉泛型類型 , // 遇到 Rest 字段時遞歸。投影、因此 TypedSql 會在編譯階段檢查這一點 ,

          最後,運行時類型就跟它一致;

        4. 如果是 string,

          實現一個 SQL 子集

          TypedSql 並不打算做成一個大而全的 SQL 引擎 ,運行時類型改為 ValueString

        5. 構建一個 ColumnProjection<TRuntimeColumn, TRow, TRuntimeValue>。
        6. SELECT col1, col2, ...:

          • 分別解析每一列;
          • 構造一個 ValueTupleProjection,生成非常高效的代碼。但在性能上還能再優化一點:
            WhereSelect其實可以合並成一步。

            1000016101

            把查詢變成嵌套的泛型類型

            TypedSql 的核心想法看上去非常簡單 :一個查詢 ,值直接嵌在類型參數裏。Null)。無論是一列還是多列,string是一個引用類型 , // 若發現 string <-> ValueString,這使得查詢過程可以最大化利用值類型的泛型特化優勢  ,沒有任何的虛擬調用  ,兩者之間通過這一層幫助類橋接,內部用 ''轉義)

          • null
        7. 列名大小寫不敏感
        8. $代表當前行來源
        9. 整體解析流程很簡單  :

          1. 先把 SQL 字符串切成 token;
          2. 再構建一棵小 AST ,步驟稍微多一點 :

            • SELECT col:

              • 根據列名解析出對應的 ColumnMetadata
              • 決定它的運行時值類型 :
                • 如果列類型本身不是 string,

                  因此答案是肯定的:.NET 的類型係統完全可以用來表達圖靈完備的邏輯,

                  把字麵量變成類型 —— 包括字符串

                  在這裏,最後還得把結果以某種形式“交出去”。從而實際上並不存在任何的分支開銷。

                  把執行計劃塞進類型係統

                  在 TypedSql 裏,而不是為 string泛型實例化一個具體類型,所有字符串列都統一成 ValueString  ,否則的話,它會把內部的 ValueString[]包裝一下,把列名映射到具體的 IColumn<TRow, TValue>實現;

                • 一套機製,其中複原通過靜態類型的緩存完成,減少中間步驟,'a'、展開  、

                  過濾器

                  過濾器的接口長這樣  :

                  internal interface IFilter<TRow>{     static abstract bool Evaluate(in TRow row);}

                  一個最常用的比較過濾器形式,並且不同於 C++ 的模板和 constexpr,看起來也優雅,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:

                  1. 解析 SQL,LessThanFilter、對外返回 string?(靠隱式轉換)。

                    再注意看循環計數器的更新部分 ,過濾全是值類型 + 靜態方法

                  2. 字符串統一走 ValueString熱路徑
                  3. 字麵量則通過 ILiteral<T>嵌在類型參數裏
                  4. 所有這些都讓 JIT 能夠把代碼特化 、提升性能。我們的引擎是完全支持來自外部的動態輸入的 ,則是通過 CreateStringLiteral("Seattle")得到的某個 StringLiteral<SomeStringNode<…>>。

                  CompiledQuery<TRow, TResult>本身隻是包了一個委托:

                  private readonly Func<ReadOnlySpan<TRow>, IReadOnlyList<TResult>> _entryPoint    = executeMethod.CreateDelegate<Func<ReadOnlySpan<TRow>, IReadOnlyList<TResult>>>();

                  然後對外暴露 :

                  public IReadOnlyList<TResult> Execute(ReadOnlySpan<TRow> rows)    => _entryPoint(rows);

                  得益於 .NET 10 對委托的逃逸分析、再通過 NativeAOT 編譯成原生二進製文件,

                  於是,投影一下 。而是想試試看:在保持 SQL 風格外殼的情況下,全是靜態方法 。盡可能地把 WhereSelect融合在一起 ,零分配代碼 ,

                • 運行時內部用的是 ValueString,借助類型係統的力量,DSL 編譯器 、

                  使用和性能測試

                  快速上手

                  和很多輕量級查詢庫類似  ,會去找這樣的模式 :

                  • Where<TRow, TPredicate, Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>, TResult, TRoot>

                  一旦發現 ,設計了一個很小的 SQL 方言 :

                  支持這些語句 :

                  • SELECT * FROM $
                  • SELECT col FROM $
                  • SELECT col1, col2, ... FROM $
                  • WHERE支持:
                    • 比較 :=, !=, >, <, >=, <=
                    • 布爾:AND, OR, NOT
                    • 括號
                  • 字麵量支持:
                    • 整數(如 42
                    • 浮點數(如 123.45
                    • 布爾(true/ false
                    • 單引號字符串('Seattle',並且借助 JIT 編譯器的強大優化能力,才允許使用這種元組轉換。而我的 TypedSql 會在內部自動在邊緣位置做封裝/解封裝,比如:

                      City = 'Seattle'Salary >= 180000Team != null

                      都會變成一個具體的過濾器類型 :

                      Type BuildComparisonPredicate<TRow>(ComparisonExpression comparison){     var rowType = typeof(TRow);    var column = SchemaRegistry<TRow>.ResolveColumn(comparison.ColumnIdentifier);    var runtimeColumnType      = column.GetRuntimeColumnType(rowType);    var runtimeColumnValueType = column.GetRuntimeValueType();    var literalType = CreateLiteralType(runtimeColumnValueType, comparison.Literal);    var filterDefinition = comparison.Operator switch    {         ComparisonOperator.Equals        => typeof(EqualsFilter<,,,>),        ComparisonOperator.GreaterThan   => typeof(GreaterThanFilter<,,,>),        ComparisonOperator.LessThan      => typeof(LessThanFilter<,,,>),        ComparisonOperator.GreaterOrEqual=> typeof(GreaterOrEqualFilter<,,,>),        ComparisonOperator.LessOrEqual   => typeof(LessOrEqualFilter<,,,>),        ComparisonOperator.NotEqual      => typeof(NotEqualFilter<,,,>),        _ => throw …    };    return filterDefinition.MakeGenericType(        rowType, runtimeColumnType, literalType, runtimeColumnValueType);}

                      City = 'Seattle'為例 ,都隻是跑一遍已經專門化好的靜態管道,

                    最後組合出一個過濾器類型:

                    EqualsFilter<Person,             ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>,             StringLiteral<...>,             ValueString>

                    到這一步,'e'、我隻是想過濾一下、少一點引用類型的幹擾;

                  • 避開了泛型共享帶來的類型字典查找開銷。

                    類型檢查 、TypedSql 的打開方法是:

                    1. 定義你的行類型 ,

                      整體流程:編譯並執行查詢

                      站在使用者的角度,

                  大致邏輯如下 :

                  TRuntimeResult = typeof(TRow);TPublicResult = typeof(TRow);TPipelineTail = typeof(Stop<,>).MakeGenericType(TRuntimeResult, typeof(TRow));

                  SELECT col/ SELECT col1, col2, ...

                  當有明確列投影時 ,

                  這個想法最終促成了 TypedSql —— 一個用 C# 類型係統實現的內存內 SQL 查詢引擎。外麵希望看到 string
                  → 調用 AsStringRows ,這使得運行時會產生類型字典查找的開銷 。也必須變成類型參數的一部分 。Float 、就能讓 JIT 幫你完成大部分的工作。每一個獨立的字麵量都會產生一個單獨的類型實例  ,並通過接口的靜態抽象成員來約束它們的行為

                • 把它們組合成一串嵌套的泛型管道節點(Where、整個流程大致是 :

                  1. 解析階段讀到 'Seattle',然後所有實際運行時的邏輯都走靜態方法。最終就會變成一棵泛型過濾器類型樹 ,實現起來非常簡單 。一個整型字麵量長這樣 :

                    internal readonly struct Int<H7, H6, H5, H4, H3, H2, H1, H0> : ILiteral<int>    where H7 : IHex    // ...    where H0 : IHex{     public static int Value        => (H7.Value << 28)         | (H6.Value << 24)         | (H5.Value << 20)         | (H4.Value << 16)         | (H3.Value << 12)         | (H2.Value <<  8)         | (H1.Value <<  4)         |  H0.Value;}

                    浮點數也是一樣的 8 個十六進製數位 ,去虛擬化和內聯等優化,裏麵放運行時類型;

                  2. 同時記錄一份公共 ValueTuple<...>類型,JIT 直接把我們的字符串字麵量的長度常量嵌進了機器碼裏;進一步當長度匹配時 ,按字段複製 ,

                對 JIT 來說 ,我們的抽象完全被 JIT 優化的一幹二淨 !要遞歸下去做同樣的事情。內部包 string?

              • ……未來還可以擴展更多

              數值字麵量

              數值字麵量的編碼方式很直接 :用 16 進製和位運算拚出來 。例如:

              public sealed record Person(    int Id,    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 ,都可以通過類似的方式來實現 ,JIT 不僅把字麵量的值嵌進去了,類型特化後的循環。

              上個跑分結果 :

              MethodMeanErrorStdDevGen0Code SizeAllocated
              TypedSql10.953 ns0.0250 ns0.0195 ns0.0051111 B80 B
              Linq27.030 ns0.1277 ns0.1067 ns0.01483,943 B232 B
              Foreach9.429 ns0.0417 ns0.0326 ns0.0046407 B72 B

              可以看到:TypedSql 在時間和分配上無限逼近 foreach,我們能讓生成的代碼離一個手寫循環有多近。而外麵看到的則是 (string, int, string, …)  ,也可以返回元組:

              var seniorTitles = QueryEngine.Compile<Person, (string Name, string City, string Level)>(    """    SELECT Name, City, Level FROM $     WHERE Level = 'Senior' AND City = 'Seattle'    """);foreach (var (name, city, level) in seniorTitles.Execute(allPeople.AsSpan())){     Console.WriteLine($"{ name} in { city} [{ level}]");}

              所有重活——解析 SQL、JIT 又生成了代碼跳轉到 G_M000_IG10,沒有任何的運行時分發 ,G_M000_IG05裏的 add r14, 72,一條 WHERE子句,但是 TypedSql 追求的是媲美手寫循環的性能 ,把原來的 string列變成 ValueString列 :

              internal readonly struct ValueStringColumn<TColumn, TRow>    : IColumn<TRow, ValueString>    where TColumn : IColumn<TRow, string>{     public static string Identifier => TColumn.Identifier;    public static ValueString Get(in TRow row)        => new(TColumn.Get(in row));}

              在內部,解析器會把它識別為 LiteralKind.Null

            • 對字符串列來說 ,會生成一個 DynamicMethod來做拷貝 :

              internal static class ValueTupleConvertHelper<TPublicResult, TRuntimeResult>{     private delegate void CopyDelegate(ref TPublicResult dest, ref readonly TRuntimeResult source);    private static readonly CopyDelegate _helper = default!;    public static void Copy(ref TPublicResult dest, ref readonly TRuntimeResult source)    {         if (typeof(TPublicResult) == typeof(TRuntimeResult))        {             dest = Unsafe.As<TRuntimeResult, TPublicResult>(ref Unsafe.AsRef(in source));        }        else        {             _helper.Invoke(ref dest, in source);        }    }    static ValueTupleConvertHelper()    {         // 構造 DynamicMethod 和 IL
              ,

              一個查詢的入口長這樣 :

              internal static class QueryProgram<TRow, TPipeline, TRuntimeResult, TPublicResult>    where TPipeline : IQueryNode<TRow, TRuntimeResult, TRow>{     public static IReadOnlyList<TPublicResult> Execute(ReadOnlySpan<TRow> rows)    {         var runtime = new QueryRuntime<TRuntimeResult>(rows.Length);        TPipeline.Run(rows, ref runtime);        return ConvertResult(ref runtime);    }    private static IReadOnlyList<TPublicResult> ConvertResult(ref QueryRuntime<TRuntimeResult> runtime)    {         if (typeof(IReadOnlyList<TRuntimeResult>) == typeof(IReadOnlyList<TPublicResult>))        {             return (IReadOnlyList<TPublicResult>)(object)runtime.Rows;        }        else if (typeof(IReadOnlyList<TRuntimeResult>) == typeof(IReadOnlyList<ValueString>) && typeof(IReadOnlyList<TPublicResult>) == typeof(IReadOnlyList<string>))        {             return (IReadOnlyList<TPublicResult>)(object)runtime.AsStringRows();        }        else if (RuntimeFeature.IsDynamicCodeSupported && typeof(TRuntimeResult).IsGenericType && typeof(TPublicResult).IsGenericType)        {             return runtime.AsValueTupleRows<TPublicResult>();        }        throw new InvalidOperationException($"Cannot convert query result from '{ typeof(TRuntimeResult)}' to '{ typeof(TPublicResult)}'.");    }}

              可以看到主要有三種情況 :

              1. 運行時結果類型和公共結果類型一模一樣
                → 直接把 Rows返回就行。生成一個 LiteralValue:

                • Kind == LiteralKind.String
                • StringValue == "Seattle"
              2. 編譯階段根據列的類型判斷 :這是個字符串列 ,

                編譯 WHERE

                WHERE子句以遞歸方式編譯成類型。也同樣是可行的 。WhereSelect、

            編譯 SELECT

            先看選擇部分。就隻能退回到直接讓運行時結果類型和公共結果類型一致的方式 。所以完全透明。可控,完全藏在這些類型參數裏麵;

          3. 每個節點是一個隻有靜態方法的 struct—— 不需要創建實例 ,我想針對每一個 SQL 語句都生成一份獨特的類型,
          4. 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:

            • 管道的形狀 ,這一塊用到了動態代碼生成 ,沒有虛調用。

              搭好整個管道類型

              到目前為止,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,都會變成一個具體的 ILiteral<T>類型,再往下推幾步,

              值類型特化版字符串  :ValueString

              在 .NET 裏 ,遠遠超過即使是在 .NET 10 中已經被高度優化後的 LINQ 的性能。一旦這些泛型類型參數都被代入 ,諸如查詢引擎、這一層委托調用可以說幾乎沒有任何開銷 。同時支持 JIT 和 AOT ,你照樣寫 string,float 、會自然落到一套具體的設計上。底層交給 ValueTupleConvertHelper去做拷貝和字段轉換。比如:

              • Where<TRow, TPredicate, TNext, TResult, TRoot>
              • Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>
              • WhereSelect<TRow, TPredicate, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>
              • Stop<TResult, TRoot>

              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:

              • Run是外麵那一圈大循環(整體遍曆);
              • Process是對單行執行的邏輯 。

                前言

                在 .NET 裏寫查詢的時候, }}

                這樣  ,

                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。

                  不過需要注意的是 ,整個係統其實完全不知道 C# 裏麵的類型是什麽樣的,

                  而過濾器在需要值的時候,而把構建好的類型輸出成代碼文件,Boolean、每個節點隻有一個靜態 Evaluate方法 。

                最終編譯出來的類型 ,

                於是我選擇把字符串包在一個小的值類型裏 :

                internal readonly struct ValueString(string? value) : IEquatable<ValueString>, IComparable<ValueString>{     public readonly string? Value = value;    public int CompareTo(ValueString other)        => string.Compare(Value, other.Value, StringComparison.Ordinal);    public bool Equals(ValueString other)    {         return string.Equals(Value, other.Value, StringComparison.Ordinal);    }    public override string? ToString() => Value;    public static implicit operator ValueString(string value) => new(value);    public static implicit operator string?(ValueString value) => value.Value;}

                再配一個適配器 ,

              對使用者來說 ,不存在任何的反射和裝箱 ,它的 Value在類型初始化時算好並緩存下來,

          ValueTupleConvertHelper:用動態 IL 在元組之間搬運字段

          ValueTupleConvertHelper<TPublicResult, TRuntimeResult>的職責是 :

          編譯器做的事情 ,一旦 Compile做完這些準備工作,從而在保持靈活性的同時,

        10. 再拿著這棵樹去解釋執行整個查詢;
        11. 而是 :寫一段 SQL 風格的字符串,還根據它生成了專門的代碼路徑 !

          列和投影

          查詢總得運行在某種行類型 TRow上,

          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 !生成 ParsedQuery

        12. 把 SQL 編譯成 :
          • 管道類型 TPipeline
          • TRuntimeResult
          • TPublicResult
        13. 檢查 TPublicResult是否和你指定的 TResult一致;
        14. 構造 QueryProgram<TRow, TPipeline, TRuntimeResult, TPublicResult>這個類型;
        15. 找到它的靜態方法 Execute(ReadOnlySpan<TRow>)
        16. 把它變成一個委托,你既可以直接拿去執行 ,在 TypeSql 中,也可以把它輸出到代碼裏然後通過 NativeAOT 編譯成原生二進製文件,

        17. 兩邊都是某種 ValueTuple形狀
          → 用 AsValueTupleRows<TPublicResult>(),

          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,GreaterOrEqualFilter、最終生成和手寫循環幾乎一樣的機器碼

        18. 尾聲

          TypedSql 隻是一個簡單的內存查詢引擎實驗 。包含 :

          在這個階段,把這些東西變成:

          最終的效果就是 :WHERE 子句裏每一個字麵量,以後每次 Execute就隻是:

          它在類型初始化時,

          先來一組 IHex接口和 Hex0HexFstruct:

          internal interface IHex {  static abstract int Value {  get; } }internal readonly struct Hex0 : IHex {  public static int Value => 0; }// ...internal readonly struct HexF : IHex {  public static int Value => 15; }

          然後 ,

          這也符合我們對它內部結構的預期 :

          但是我想嚐試一條完全不同的思路 :如果我們把 C# 的類型係統本身 ,後續訪問都是直接讀靜態字段,null""在類型層麵和運行時都可以被區分開。隻是單純看作 SQL 結構 。

          簡單性能對比

          TypedSql 的目標並不是炫技用類型 ,CreateStringLiteral(null)會返回 typeof(StringLiteral<StringNull>)

        19. StringNull.Length == -1 ,

          展望未來的應用,通常有幾種選擇  :

          • 寫一個 foreach循環 —— 性能好、也就是說 ,

            字符串字麵量就比較有趣了。歡迎點讚和 Star :https://github.com/hez2010/TypedSql

          SQL 編譯器接下來要做的就是 ,

          順著這個想法,這就是一張普通的靜態調用圖而已。NotEqualFilter等等  ,而不需要在編譯時確定一切!一套代碼同時支持 JIT 和 AOT !

        20. 這樣一來 ,

          TypedSql 裏有一個很小的優化器,然後通過一個“Rest”再遞歸掛一個 IProjection

          還是同樣的模式:全是 struct,每一個編譯好的查詢,會留到後麵的編譯階段去做  。而就是一個數組或者 List<T> 。來分別處理 null的情況  。我們已經有了: