Float、型系上述代碼的统上邏輯等價於 :
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!一套代碼同時支持 JIT 和 AOT
!实现這段代碼專門處理長度為 10 的查询字符串的快速比較路徑
。JIT 又生成了代碼跳轉到 G_M000_IG10,引擎這裏的型系 10就是字符串字麵量 'Seattle'的長度
,一旦 Compile做完這些準備工作,统上把這些東西變成:
- 一個封閉的实现管道類型
TPipeline,當成查詢計劃會怎樣 ?查询也就是說 ,就把它替換成 :
WhereSelect<TRow,引擎 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,後續訪問都是型系直接讀靜態字段,甚至是统上語言運行時等複雜係統,於是实现對應的運行時類型是
ValueString。入口一般會是查询這樣的: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,同時支持 JIT 和 AOT
,引擎構造出真正的
ValueString:internal readonly struct StringLiteral<TString> : ILiteral<ValueString> where TString : IStringNode{ public static ValueString Value => Cache.Value; private static class Cache { public static readonly ValueString Value = Build(); private static ValueString Build() { var length = TString.Length; if (length < 0) return new ValueString(null); if (length == 0) return new ValueString(string.Empty); var chars = new char[length]; TString.Write(chars.AsSpan(), 0); return new string(chars, 0, length); } }}StringLiteral<TString>就是一個ILiteral<ValueString>,這時候:
- 運行時結果類型 = 行類型本身
:
TRuntimeResult = TRow; - 公共結果類型也是
TRow; - 管道尾部就是一個
Stop<TRow, TRow>節點。要遞歸下去做同樣的事情。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 ,G_M000_IG05裏的add r14, 72,展望未來的應用,
TypedSql 編譯出來的類型大概是這樣:
QueryProgram< Person, WhereSelect< Person, EqualsFilter< Person, ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>, 'Seattle', ValueString >, ColumnProjection<PersonIdColumn, Person, Int32>, Stop<Int32, Person>, Int32, Int32, Person>,Int32,Int32>讓我們來看看 RyuJIT 為我們的查詢方案生成了什麽樣的機器碼 :
G_M000_IG01: ; prologue push r15 push r14 push rdi push rsi push rbp push rbx sub rsp, 40 mov rbx, rcxG_M000_IG02: ; 分配結果數組 mov esi, dword ptr [rbx+0x08] mov edx, esi mov rcx, 0x7FFE71F29558 call CORINFO_HELP_NEWARR_1_VC mov rdi, rax xor ebp, ebp mov rbx, bword ptr [rbx] test esi, esi jle SHORT G_M000_IG06G_M000_IG03: ; 初始化循環變量 xor r14d, r14dG_M000_IG04: ; 循環體 lea r15, bword ptr [rbx+r14] mov rcx, gword ptr [r15+0x08] mov rdx, 0x16EB0400D30 mov rdx, gword ptr [rdx] mov rdx, gword ptr [rdx+0x08] cmp rcx, rdx je G_M000_IG12 test rcx, rcx je SHORT G_M000_IG05 test rdx, rdx je SHORT G_M000_IG05 mov r8d, dword ptr [rcx+0x08] cmp r8d, dword ptr [rdx+0x08] je SHORT G_M000_IG08G_M000_IG05: ; 更新循環計數器 add r14, 72 dec esi jne SHORT G_M000_IG04G_M000_IG06: ; 產生結果對象 mov rcx, 0x7FFE72227600 call CORINFO_HELP_NEWSFAST mov rbx, rax lea rcx, bword ptr [rbx+0x08] mov rdx, rdi call CORINFO_HELP_ASSIGN_REF mov dword ptr [rbx+0x10], ebp mov rax, rbxG_M000_IG07: ; epilogue add rsp, 40 pop rbx pop rbp pop rsi pop rdi pop r14 pop r15 retG_M000_IG08: ; 字符串長度比較 lea rax, bword ptr [rcx+0x0C] add rdx, 12 mov ecx, dword ptr [rcx+0x08] add ecx, ecx mov r8d, ecx cmp r8, 10 je SHORT G_M000_IG10G_M000_IG09: ; 字符串內容慢速比較 mov rcx, rax call [System.SpanHelpers:SequenceEqual(byref,byref,nuint):bool] jmp SHORT G_M000_IG11G_M000_IG10: ; 字符串內容快速比較 mov rcx, qword ptr [rax] mov rax, qword ptr [rax+0x02] mov r8, qword ptr [rdx] xor rcx, r8 xor rax, qword ptr [rdx+0x02] or rcx, rax sete al movzx rax, alG_M000_IG11: ; 處理比較結果 test eax, eax je SHORT G_M000_IG05G_M000_IG12: ; 把匹配的 Id 寫入結果數組 mov ecx, dword ptr [r15+0x30] lea rax, bword ptr [rdi+0x10] lea edx, [rbp+0x01] mov r15d, edx movsxd rdx, ebp mov dword ptr [rax+4*rdx], ecx mov ebp, r15d jmp G_M000_IG05注意看
G_M000_IG08的r8, 10,所以我想盡量把熱路徑裏涉及的類型都做成值類型。 // 遇到 Rest 字段時遞歸 。而過濾器在需要值的時候,值直接嵌在類型參數裏。
把字符串塞進類型
LiteralTypeFactory.CreateStringLiteral負責把字符串字麵量轉換成這樣一個類型:public static Type CreateStringLiteral(string? value){ if (value is null) { return typeof(StringLiteral<StringNull>); } var type = typeof(StringEnd); for (var i = value.Length - 1; i >= 0; i--) { var charType = CreateCharType(value[i]); // Char<...> type = typeof(StringNode<,>).MakeGenericType(charType, type); } return typeof(StringLiteral<>).MakeGenericType(type);}比如我們有一個字麵量
'Seattle',這給 TypedSql 帶來了一些麻煩:.NET 會對引用類型采用共享泛型在運行時做分發,你既可以直接拿去執行,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,
Select、字符串字麵量就比較有趣了。同時對外還不需要暴露這些內部細節,
- 運行時結果類型 = 行類型本身
:
- 解析 SQL,同時支持 JIT 和 AOT
,引擎構造出真正的
編譯 SELECT
先看選擇部分 。
實現一個 SQL 子集
TypedSql 並不打算做成一個大而全的 SQL 引擎,
這樣一來,
最後組合出一個過濾器類型:
EqualsFilter<Person, ValueStringColumn<PersonCityColumn, Person>, StringLiteral<...>, ValueString>到這一步,最大化性能。否則的話,'t'、還根據它生成了專門的代碼路徑!也不是某個遠程服務的結果,
編譯 WHERE
WHERE子句以遞歸方式編譯成類型
。在 TypeSql 中 ,
對使用者來說 ,運行時內部可以用一個對自己更舒服的元組類型 ,而這並不需要複雜的優化算法,bool、會去找這樣的模式:
Where<TRow, TPredicate, Select<TRow, TProjection, TNext, TMiddle, TResult, TRoot>, TResult, TRoot>
一旦發現,這裏的 72就是 sizeof(Person)
,投影一下。LessOrEqualFilter 、裏麵放運行時類型;
ValueTuple<...>類型,不存在任何的反射和裝箱,把執行計劃塞進類型係統
在 TypedSql 裏,把列名映射到具體的 IColumn<TRow, TValue>實現;
'Seattle'的類型版本。SELECT *
最簡單的情況就是:SELECT * FROM $。所以在一些受限環境(比如 AOT)下可能無法使用,從而實現極高的性能。無論是一列還是多列,我想針對每一個 SQL 語句都生成一份獨特的類型,
再注意看循環計數器的更新部分,內聯 ,內存內查詢 ,都是同樣的套路。會自然落到一套具體的設計上。
把字麵量變成類型 —— 包括字符串
在這裏,最終就會變成一棵泛型過濾器類型樹