如何使用C#中的Lambda表达式操作Redis Hash结构，简化缓存中对象属性的读写操作

Posted on by hackdl

Redis是一个开源的、高性能的、基于内存的键值数据库，它支持多种数据结构，如字符串、列表、集合、散列、有序集合等。其中，Redis的散列（Hash）结构是一个常用的结构，今天跟大家分享一个我的日常操作，如何使用Redis的散列（Hash）结构来缓存和查询对象的属性值，以及如何用Lambda表达式树来简化这个过程。

一、什么是Redis Hash结构

Redis Hash结构是一种键值对的集合，它可以存储一个对象的多个字段和值。例如，我们可以用一个Hash结构来存储一个人的信息，如下所示：

HSET person:1 id 1
HSET person:1 name Alice
HSET person:1 age 20

上面的命令将一个人的信息存储到了一个名为person:1的Hash结构中，其中每个字段都有一个名称和一个值。我们可以使用HGET命令来获取某个字段的值，例如：

HGET person:1 name#Alice

我们也可以使用HGETALL命令来获取所有字段的值，例如：

HGETALL person:1id 1name Aliceage 20

二、如何使用C#来操作Redis Hash结构

为了在C#中操作Redis Hash结构，我们需要使用一个第三方库：StackExchange.Redis。这个库提供了一个ConnectionMultiplexer类，用于创建和管理与Redis服务器的连接，以及一个IDatabase接口，用于执行各种命令。例如，我们可以使用以下代码来创建一个连接对象和一个数据库对象：

// 连接Redis服务器
ConnectionMultiplexer redis = ConnectionMultiplexer.Connect("localhost");
// 获取数据库对象IDatabase db = redis.GetDatabase();

然后，我们可以使用db对象的HashSet方法和HashGet方法来存储和获取Hash结构中的字段值。

// 创建一个HashEntry数组，存放要缓存的对象属性
HashEntry[] hashfield = new HashEntry[3];
hashfield[0] = new HashEntry("id", "1");
hashfield[1] = new HashEntry("name", "Alice");
hashfield[2] = new HashEntry("age", "20");

// 使用HashSet方法将对象属性缓存到Redis的散列（Hash）结构中
db.HashSet("person:1", hashfield);
// 使用HashGetAll方法从Redis的散列（Hash）结构中查询对象属性
HashEntry[] result = db.HashGetAll("person:1");
// 遍历结果数组，打印对象属性
foreach (var item in result)
{
    Console.WriteLine(item.Name + ": " + item.Value);
}

但是，这种方式有一些缺点：

  • 首先，我们需要手动将对象的属性名和值转换为HashEntry数组，并且保持一致性。
  • 其次，我们需要使用字符串来指定要存储或获取的字段名，并且还要避免拼写错误或重复。
  • 最后，我们需要手动将返回的RedisValue类型转换为我们需要的类型。

有没有更优雅的方法来解决这个问题呢？答案是肯定的。

三、如何用Lambda表达式轻松操作Redis Hash结构

Lambda表达式是一种匿名函数，可以用来表示委托或表达式树。在.NET中，我们可以使用Lambda表达式来操作实体类的属性，比如获取属性的值或者更新属性的值。

我们可以利用 Lambda表达式来指定要存储或获取的对象的属性，而不是使用字符串。使用表达式树来遍历Lambda表达式，提取出属性名和属性值，并转换为HashEntry数组或RedisValue数组，使其更易于使用。例如：

Get(p => new { p.Name, p.Age });

如果我们只想选择一个属性，就可以直接写：

Get(p => p.Name)

如果要更新对象指定的属性，可以这样写了：

Update(p => p
    .SetProperty(x => x.Name, "Alice") 
    .SetProperty(x => x.Age, 25));

怎么样，这样是不是优雅多了，这样做有以下好处：

  • 代码更加可读和可维护，因为我们可以直接使用对象的属性，而不是使用字符串。
  • 代码更加稳定和精确，因为我们可以避免拼写错误或重复，并且可以利用编译器的类型检查和提示。

那么，我们如何实现上面的方法呢？

1、Get方法

这个方法的目的是从缓存中获取对象的一个或多个属性值，使用一个泛型方法和一个Lambda表达式来实现。

private static TResult Get(IDatabase db, int id, Expression> selector)
{
    if (selector == null)
        throw new ArgumentNullException(nameof(selector));

    // 使用扩展方法获取要查询的属性名数组
    var hashFields = selector.GetMemberNames().Select(m => new RedisValue(m)).ToArray();
    // 从缓存中获取对应的属性值数组
    var values = db.HashGet($"person:{id}", hashFields);
    // 使用扩展方法将HashEntry数组转换为对象
    var obj = values.ToObject(hashFields);
    // 返回查询结果
    return selector.Compile()(obj);
}

private static TResult Get(IDatabase db, int id, Expression> selector)
    => Get(db, id, selector);
  • 首先，定义一个泛型方法Get，它接受一个数据库对象db，一个对象id，和一个Lambda表达式selector作为参数。这个Lambda表达式的类型是Expression>，表示它接受一个T类型的对象，并返回一个TResult类型的结果。这个Lambda表达式的作用是指定要查询的属性。
  • 然后，在Get方法中，首先判断selector是否为空，如果为空，则抛出异常。然后，使用扩展方法GetMemberNames来获取selector中的属性名数组，并转换为RedisValue数组hashFields。这个扩展方法使用了ExpressionVisitor类来遍历表达式树，并重写了VisitMember方法来获取属性名。接下来，使用db.HashGet方法从缓存中获取对应的属性值数组values，使用id作为键。然后，使用扩展方法ToObject来将values数组转换为T类型的对象obj。这个扩展方法使用了反射来获取T类型的属性，并设置对应的属性值和类型转换。最后，返回selector编译后并传入obj作为参数的结果。
  • 接下来，定义一个私有方法Get，它接受一个数据库对象db，一个对象id，和一个Lambda表达式selector作为参数。这个Lambda表达式的类型是Expression>，表示它接受一个Person类型的对象，并返回一个TResult类型的结果。这个Lambda表达式的作用是指定要查询的Person对象的属性。
  • 然后，在Get方法中，直接调用Get方法，并传入db，id，selector作为参数，并指定T类型为Person。这样，就可以得到一个TResult类型的结果。

2、MemberExpressionVisitor扩展类

这个类的作用是遍历一个表达式树，收集其中的成员表达式的名称，并存储到一个列表中。

public class MemberExpressionVisitor : ExpressionVisitor
{
    private readonly IListstring> _names;

    public MemberExpressionVisitor(IListstring> list)
    {
        _names = list;
    }

    protected override Expression VisitMember(MemberExpression node)
    {
        var name = node.Member.Name; 
        if (node.Expression is MemberExpression member)
        {
            Visit(member); 
            name = member.Member.Name + "." + name; 
        }
        _names.Add(name); 

        return base.VisitMember(node);
    }
}
  • 首先，定义一个类MemberExpressionVisitor，它继承自ExpressionVisitor类。这个类有一个私有字段_names，用于存储属性名。它还有一个构造函数，接受一个IList类型的参数list，并将其赋值给_names字段。
  • 然后，在MemberExpressionVisitor类中，重写了VisitMember方法，这个方法接受一个MemberExpression类型的参数node。这个方法的作用是访问表达式树中的成员表达式节点，并获取其属性名。
  • 接下来，在VisitMember方法中，首先获取node节点的属性名，并赋值给name变量。然后判断node节点的表达式是否是另一个成员表达式，如果是，则递归地访问该表达式，并将其属性名和name变量用”.”连接起来，形成一个属性路径。然后将name变量添加到_names集合中。最后返回基类的VisitMember方法的结果。

3、Update方法

这个方法目的是将一个对象指定的属性名和值更新到缓存中，使用一个泛型方法和一个委托函数来实现。

public static Dictionarystring, object> Update(Func, SetPropertyCalls> setPropertyCalls)
{
    if (setPropertyCalls == null)
        throw new ArgumentNullException(nameof(setPropertyCalls));

    var nameValues = new Dictionarystring, object>(100); // 创建一个字典用于存储属性名和值

    var calls = new SetPropertyCalls(nameValues); // 创建一个SetPropertyCalls对象

    setPropertyCalls(calls); // 调用传入的函数，将属性名和值添加到字典中

    return nameValues; // 返回字典
}

private static void Update(IDatabase db, int id, Func, SetPropertyCalls> setPropertyCalls)
{
    var hashEntries = Update(setPropertyCalls)
        .Select(kv => new HashEntry(kv.Key, kv.Value != null ? kv.Value.ToString() : RedisValue.EmptyString))
        .ToArray();

    // 将HashEntry数组存储到缓存中，使用对象的Id作为键
    db.HashSet(id.ToString(), hashEntries);
}}
  • 首先，定义一个泛型方法Update，它接受一个函数作为参数，这个函数的类型是Func, SetPropertyCalls>，表示它接受一个SetPropertyCalls对象，并返回一个SetPropertyCalls对象。这个函数的作用是设置要更新的属性名和值。
  • 然后，在Update方法中，创建一个字典nameValues，用于存储属性名和值。创建一个SetPropertyCalls对象calls，传入nameValues作为构造参数。调用传入的函数setPropertyCalls，并传入calls作为参数。这样，setPropertyCalls函数就可以通过调用calls的SetProperty方法来添加属性名和值到nameValues字典中。最后，返回nameValues字典。
  • 接下来，定义一个私有方法Update，它接受一个数据库对象db，一个对象id，和一个函数setPropertyCalls作为参数。这个函数的类型是Func, SetPropertyCalls>，表示它接受一个SetPropertyCalls对象，并返回一个SetPropertyCalls对象。这个函数的作用是设置要更新的Person对象的属性名和值。
  • 然后，在Update方法中，调用Update(setPropertyCalls)方法，并传入setPropertyCalls作为参数。这样，就可以得到一个字典nameValues，包含了要更新的Person对象的属性名和值。将nameValues字典转换为HashEntry数组hashEntries，使用属性值的字符串表示作为HashEntry的值。如果属性值为空，则使用RedisValue.EmptyString作为HashEntry的值。最后，使用db.HashSet方法将hashEntries数组存储到缓存中，使用id作为键。

4、SetPropertyCalls泛型类

这个类的作用是收集一个源对象的属性名称和值的对应关系，并提供一个链式调用的方法，用于设置属性的值。

public class SetPropertyCalls
{
    private readonly Dictionarystring, object> _nameValues;

    public SetPropertyCalls(Dictionarystring, object> nameValues)
    {
        _nameValues = nameValues;
    }

    public SetPropertyCalls SetProperty(Expression> propertyExpression, TProperty valueExpression)
    {
        if (propertyExpression == null)
            throw new ArgumentNullException(nameof(propertyExpression));

        if (propertyExpression.Body is MemberExpression member && member.Member is PropertyInfo property)
        {
            if (!_nameValues.TryAdd(property.Name, valueExpression))
            {
                throw new ArgumentException($"The property '{property.Name}' has already been set.");
            }
        }
        return this;
    }
}
  • 首先，这个类有一个构造函数，接受一个Dictionary类型的参数，作为存储属性名称和值的对应关系的字典，并赋值给一个私有字段_nameValues。
  • 然后，这个类有一个泛型方法，叫做SetProperty。这个方法接受两个参数，一个是表示源对象属性的表达式，另一个是表示属性值的表达式。
  • 在这个方法中，首先判断第一个参数是否为空，如果为空，则抛出ArgumentNullException异常。
  • 然后判断第一个参数的表达式体是否是一个成员表达式，并且该成员表达式的成员是否是一个属性，如果是，则获取该属性的名称，并赋值给一个局部变量property。
  • 然后尝试将该属性名称和第二个参数的值添加到_nameValues字典中，如果添加失败，则说明该属性已经被设置过了，抛出ArgumentException异常。
  • 最后，返回当前对象的引用，实现链式调用的效果。

这样，我们就可以得到一个包含所有要更新的属性名和值的字典，然后我们就可以根据这些属性名和值来更新实体类的属性了。

Demo示例

让我们来看一下代码示例，为了方便演示和阅读，这是临时码的，实际中大家可以根据自己习惯来进行封装，简化调用，同时也可以使用静态字典来缓存编译好的委托及对象属性，提高性能。

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公众号：猿惑豁

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