如何使用C#中的Lambda表達式操作Redis Hash結構，簡化緩存中對象屬性的讀寫操作

Redis是一個開源的、高性能的、基於記憶體的鍵值資料庫，它支持多種數據結構，如字元串、列表、集合、散列、有序集合等。其中，Redis的散列（Hash）結構是一個常用的結構，今天跟大家分享一個我的日常操作，如何使用Redis的散列（Hash）結構來緩存和查詢對象的屬性值，以及如何用Lambda表達式樹 ...

Redis是一個開源的、高性能的、基於記憶體的鍵值資料庫，它支持多種數據結構，如字元串、列表、集合、散列、有序集合等。其中，Redis的散列（Hash）結構是一個常用的結構，今天跟大家分享一個我的日常操作，如何使用Redis的散列（Hash）結構來緩存和查詢對象的屬性值，以及如何用Lambda表達式樹來簡化這個過程。

一、什麼是Redis Hash結構

Redis Hash結構是一種鍵值對的集合，它可以存儲一個對象的多個欄位和值。例如，我們可以用一個Hash結構來存儲一個人的信息，如下所示：

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

上面的命令將一個人的信息存儲到了一個名為person:1的Hash結構中，其中每個欄位都有一個名稱和一個值。我們可以使用HGET命令來獲取某個欄位的值，例如：

HGET person:1 name#Alice

我們也可以使用HGETALL命令來獲取所有欄位的值，例如：

HGETALL person:1id 1name Aliceage 20

二、如何使用C#來操作Redis Hash結構

為了在C#中操作Redis Hash結構，我們需要使用一個第三方庫：StackExchange.Redis。這個庫提供了一個ConnectionMultiplexer類，用於創建和管理與Redis伺服器的連接，以及一個IDatabase介面，用於執行各種命令。例如，我們可以使用以下代碼來創建一個連接對象和一個資料庫對象：

// 連接Redis伺服器
ConnectionMultiplexer redis = ConnectionMultiplexer.Connect("localhost");
// 獲取資料庫對象IDatabase db = redis.GetDatabase();

然後，我們可以使用db對象的HashSet方法和HashGet方法來存儲和獲取Hash結構中的欄位值。

// 創建一個HashEntry數組，存放要緩存的對象屬性
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方法將對象屬性緩存到Redis的散列（Hash）結構中
db.HashSet("person:1", hashfield);
// 使用HashGetAll方法從Redis的散列（Hash）結構中查詢對象屬性
HashEntry[] result = db.HashGetAll("person:1");
// 遍歷結果數組，列印對象屬性
foreach (var item in result)
{
    Console.WriteLine(item.Name + ": " + item.Value);
}

但是，這種方式有一些缺點：

首先，我們需要手動將對象的屬性名和值轉換為HashEntry數組，並且保持一致性。
其次，我們需要使用字元串來指定要存儲或獲取的欄位名，並且還要避免拼寫錯誤或重覆。
最後，我們需要手動將返回的RedisValue類型轉換為我們需要的類型。

有沒有更優雅的方法來解決這個問題呢？答案是肯定的。

三、如何用Lambda表達式輕鬆操作Redis Hash結構

Lambda表達式是一種匿名函數，可以用來表示委托或表達式樹。在.NET中，我們可以使用Lambda表達式來操作實體類的屬性，比如獲取屬性的值或者更新屬性的值。

我們可以利用 Lambda表達式來指定要存儲或獲取的對象的屬性，而不是使用字元串。使用表達式樹來遍歷Lambda表達式，提取出屬性名和屬性值，並轉換為HashEntry數組或RedisValue數組，使其更易於使用。例如：

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

如果我們只想選擇一個屬性，就可以直接寫：

Get<Person>(p => p.Name)

如果要更新對象指定的屬性，可以這樣寫了：

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

怎麼樣，這樣是不是優雅多了，這樣做有以下好處：

代碼更加可讀和可維護，因為我們可以直接使用對象的屬性，而不是使用字元串。
代碼更加穩定和精確，因為我們可以避免拼寫錯誤或重覆，並且可以利用編譯器的類型檢查和提示。

那麼，我們如何實現上面的方法呢？

1、Get方法

這個方法的目的是從緩存中獲取對象的一個或多個屬性值，使用一個泛型方法和一個Lambda表達式來實現。

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

    // 使用擴展方法獲取要查詢的屬性名數組
    var hashFields = selector.GetMemberNames().Select(m => new RedisValue(m)).ToArray();
    // 從緩存中獲取對應的屬性值數組
    var values = db.HashGet($"person:{id}", hashFields);
    // 使用擴展方法將HashEntry數組轉換為對象
    var obj = values.ToObject<T>(hashFields);
    // 返回查詢結果
    return selector.Compile()(obj);
}

private static TResult Get<TResult>(IDatabase db, int id, Expression<Func<Person, TResult>> selector)
    => Get<Person, TResult>(db, id, selector);

首先，定義一個泛型方法Get<T, TResult>，它接受一個資料庫對象db，一個對象id，和一個Lambda表達式selector作為參數。這個Lambda表達式的類型是Expression<Func<T, TResult>>，表示它接受一個T類型的對象，並返回一個TResult類型的結果。這個Lambda表達式的作用是指定要查詢的屬性。
然後，在Get<T, TResult>方法中，首先判斷selector是否為空，如果為空，則拋出異常。然後，使用擴展方法GetMemberNames來獲取selector中的屬性名數組，並轉換為RedisValue數組hashFields。這個擴展方法使用了ExpressionVisitor類來遍歷表達式樹，並重寫了VisitMember方法來獲取屬性名。接下來，使用db.HashGet方法從緩存中獲取對應的屬性值數組values，使用id作為鍵。然後，使用擴展方法ToObject來將values數組轉換為T類型的對象obj。這個擴展方法使用了反射來獲取T類型的屬性，並設置對應的屬性值和類型轉換。最後，返回selector編譯後並傳入obj作為參數的結果。
接下來，定義一個私有方法Get<TResult>，它接受一個資料庫對象db，一個對象id，和一個Lambda表達式selector作為參數。這個Lambda表達式的類型是Expression<Func<Person, TResult>>，表示它接受一個Person類型的對象，並返回一個TResult類型的結果。這個Lambda表達式的作用是指定要查詢的Person對象的屬性。
然後，在Get<TResult>方法中，直接調用Get<T, TResult>方法，並傳入db，id，selector作為參數，並指定T類型為Person。這樣，就可以得到一個TResult類型的結果。

2、MemberExpressionVisitor擴展類

這個類的作用是遍歷一個表達式樹，收集其中的成員表達式的名稱，並存儲到一個列表中。

public class MemberExpressionVisitor : ExpressionVisitor
{
    private readonly IList<string> _names;

    public MemberExpressionVisitor(IList<string> 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，定義一個類MemberExpressionVisitor，它繼承自ExpressionVisitor類。這個類有一個私有欄位_names，用於存儲屬性名。它還有一個構造函數，接受一個IList<string>類型的參數list，並將其賦值給_names欄位。
然後，在MemberExpressionVisitor類中，重寫了VisitMember方法，這個方法接受一個MemberExpression類型的參數node。這個方法的作用是訪問表達式樹中的成員表達式節點，並獲取其屬性名。
接下來，在VisitMember方法中，首先獲取node節點的屬性名，並賦值給name變數。然後判斷node節點的表達式是否是另一個成員表達式，如果是，則遞歸地訪問該表達式，並將其屬性名和name變數用"."連接起來，形成一個屬性路徑。然後將name變數添加到_names集合中。最後返回基類的VisitMember方法的結果。

3、Update方法

這個方法目的是將一個對象指定的屬性名和值更新到緩存中，使用一個泛型方法和一個委托函數來實現。

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

    var nameValues = new Dictionary<string, object>(100); // 創建一個字典用於存儲屬性名和值

    var calls = new SetPropertyCalls<TSource>(nameValues); // 創建一個SetPropertyCalls對象

    setPropertyCalls(calls); // 調用傳入的函數，將屬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<Person>, SetPropertyCalls<Person>> setPropertyCalls)
{
    var hashEntries = Update(setPropertyCalls)
        .Select(kv => new HashEntry(kv.Key, kv.Value != null ? kv.Value.ToString() : RedisValue.EmptyString))
        .ToArray();

    // 將HashEntry數組存儲到緩存中，使用對象的Id作為鍵
    db.HashSet(id.ToString(), hashEntries);
}}

首先，定義一個泛型方法Update<TSource>，它接受一個函數作為參數，這個函數的類型是Func<SetPropertyCalls<TSource>, SetPropertyCalls<TSource>>，表示它接受一個SetPropertyCalls<TSource>對象，並返回一個SetPropertyCalls<TSource>對象。這個函數的作用是設置要更新的屬性名和值。
然後，在Update<TSource>方法中，創建一個字典nameValues，用於存儲屬性名和值。創建一個SetPropertyCalls<TSource>對象calls，傳入nameValues作為構造參數。調用傳入的函數setPropertyCalls，並傳入calls作為參數。這樣，setPropertyCalls函數就可以通過調用calls的SetProperty方法來添加屬性名和值到nameValues字典中。最後，返回nameValues字典。
接下來，定義一個私有方法Update，它接受一個資料庫對象db，一個對象id，和一個函數setPropertyCalls作為參數。這個函數的類型是Func<SetPropertyCalls<Person>, SetPropertyCalls<Person>>，表示它接受一個SetPropertyCalls<Person>對象，並返回一個SetPropertyCalls<Person>對象。這個函數的作用是設置要更新的Person對象的屬性名和值。
然後，在Update方法中，調用Update(setPropertyCalls)方法，並傳入setPropertyCalls作為參數。這樣，就可以得到一個字典nameValues，包含了要更新的Person對象的屬性名和值。將nameValues字典轉換為HashEntry數組hashEntries，使用屬性值的字元串表示作為HashEntry的值。如果屬性值為空，則使用RedisValue.EmptyString作為HashEntry的值。最後，使用db.HashSet方法將hashEntries數組存儲到緩存中，使用id作為鍵。

4、SetPropertyCalls泛型類

這個類的作用是收集一個源對象的屬性名稱和值的對應關係，並提供一個鏈式調用的方法，用於設置屬性的值。

public class SetPropertyCalls<TSource>
{
    private readonly Dictionary<string, object> _nameValues;

    public SetPropertyCalls(Dictionary<string, object> nameValues)
    {
        _nameValues = nameValues;
    }

    public SetPropertyCalls<TSource> SetProperty<TProperty>(Expression<Func<TSource, TProperty>> 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，這個類有一個構造函數，接受一個Dictionary<string, object>類型的參數，作為存儲屬性名稱和值的對應關係的字典，並賦值給一個私有欄位_nameValues。
然後，這個類有一個泛型方法，叫做SetProperty。這個方法接受兩個參數，一個是表示源對象屬性的表達式，另一個是表示屬性值的表達式。
在這個方法中，首先判斷第一個參數是否為空，如果為空，則拋出ArgumentNullException異常。
然後判斷第一個參數的表達式體是否是一個成員表達式，並且該成員表達式的成員是否是一個屬性，如果是，則獲取該屬性的名稱，並賦值給一個局部變數property。
然後嘗試將該屬性名稱和第二個參數的值添加到_nameValues字典中，如果添加失敗，則說明該屬性已經被設置過了，拋出ArgumentException異常。
最後，返回當前對象的引用，實現鏈式調用的效果。

這樣，我們就可以得到一個包含所有要更新的屬性名和值的字典，然後我們就可以根據這些屬性名和值來更新實體類的屬性了。

Demo示例

讓我們來看一下代碼示例，為了方便演示和閱讀，這是臨時碼的，實際中大家可以根據自己習慣來進行封裝，簡化調用，同時也可以使用靜態字典來緩存編譯好的委托及對象屬性，提高性能。