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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

wptr33 2025-06-10 18:37 7 浏览

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 1HSET person:1 name AliceHSET 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<Person>(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<Person>(p => p.Name)

如果要更新对象指定的属性，可以这样写了：

Update<Person>(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<T, TResult>(IDatabase db, int id, Expression<Func<T, TResult>> selector){ if (selector == ) throw new ArgumentException(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<T>(hashFields); // 返回查询结果 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，定义一个泛型方法Get<T, TResult>，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<Func<T, TResult>>，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<T, TResult>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<TResult>，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<Func<Person, TResult>>，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<TResult>方法中，直接调用Get<T, TResult>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 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<string>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 Dictionary<string, object> Update<TSource>(Func<SetPropertyCalls<TSource>, SetPropertyCalls<TSource>> setPropertyCalls){ if (setPropertyCalls == ) throw new ArgumentException(nameof(setPropertyCalls));
 var nameValues = new Dictionary<string, object>(100); // 创建一个字典用于存储属性名和值
 var calls = new SetPropertyCalls<TSource>(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<Person>, SetPropertyCalls<Person>> setPropertyCalls){ var hashEntries = Update(setPropertyCalls) .Select(kv => new HashEntry(kv.Key, kv.Value !=  ? 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<TSource>，它接受一个函数作为参数，这个函数的类型是Func<SetPropertyCalls<TSource>, SetPropertyCalls<TSource>>，表示它接受一个SetPropertyCalls<TSource>对象，并返回一个SetPropertyCalls<TSource>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<TSource>方法中，创建一个字典nameValues，用于存储属性名和值。创建一个SetPropertyCalls<TSource>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<Person>, SetPropertyCalls<Person>>，表示它接受一个SetPropertyCalls<Person>对象，并返回一个SetPropertyCalls<Person>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<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 == ) throw new ArgumentException(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<string, object>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ArgumentException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完整示例

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。

using StackExchange.Redis; // 引入StackExchange.Redis库
namespace RedisHashExample{ public class Program { // 定义一个连接字符串常量 private const string ConnectionString = "localhost";
 public static void Main(string[] args) { // 创建一个连接对象 var connection = ConnectionMultiplexer.Connect(ConnectionString); // 获取一个数据库对象 var db = connection.GetDatabase();
 // 创建一个测试对象 var person = new Person { Id = 1, Name = "Alice", Age = 20 };
 //缓存整个对象 Set(db, person.Id, person);
 // 使用泛型方法设置缓存中的对象 Update(db, person.Id, p => p .SetProperty(x => x.Name, person.Name) .SetProperty(x => x.Age, 35));
 // 查询缓存中的对象的属性值，使用Lambda表达式指定要查询的属性 var model = Get(db, person.Id, p => new { p.Name, p.Age });
 Console.WriteLine(model.Name); Console.WriteLine(model.Age); }
 // 定义一个泛型方法来设置缓存中的对象 private static void Set<T>(IDatabase db, int id, T obj) { // 使用扩展方法将对象转换为HashEntry数组 var hashEntries = obj.ToHashEntries(); // 将HashEntry数组存储到缓存中，使用对象的Id作为键 db.HashSet($"person:{id}", hashEntries); }
 public static Dictionary<string, object> Update<TSource>(Func<SetPropertyCalls<TSource>, SetPropertyCalls<TSource>> setPropertyCalls) { if (setPropertyCalls == ) throw new ArgumentException(nameof(setPropertyCalls));
 var nameValues = new Dictionary<string, object>(100); // 创建一个字典用于存储属性名和值
 var calls = new SetPropertyCalls<TSource>(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<Person>, SetPropertyCalls<Person>> setPropertyCalls) { var hashEntries = Update(setPropertyCalls) .Select(kv => new HashEntry(kv.Key, kv.Value !=  ? 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); }

 private static TResult Get<T, TResult>(IDatabase db, int id, Expression<Func<T, TResult>> selector) { if (selector == ) throw new ArgumentException(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<T>(hashFields); // 返回查询结果 return selector.Compile()(obj); }
 private static TResult Get<TResult>(IDatabase db, int id, Expression<Func<Person, TResult>> selector) => Get<Person, TResult>(db, id, selector);
 }
 public class Person { public int Id { get; set; } public string Name { get; set; } public int Age { get; set; } }
 public static class Extensions { // 定义一个扩展方法来将对象转换为HashEntry数组 public static HashEntry[] ToHashEntries<T>(this T obj) { return typeof(T).GetProperties() .Select(p => new HashEntry(p.Name, p.GetValue(obj)?.ToString() ?? RedisValue.EmptyString)) .ToArray(); }
 // 定义一个扩展方法来将HashEntry数组转换为对象 public static T ToObject<T>(this RedisValue[] values, RedisValue[] fields) { var obj = Activator.CreateInstance<T>(); var properties = typeof(T).GetProperties(); for (int i = 0; i < fields.Length; i++) { var prop = properties.FirstOrDefault(m => m.Name == fields[i]); prop?.SetValue(obj, values[i].Is ? default : Convert.ChangeType(values[i].ToString(), prop.PropertyType)); } return obj; }
 // 定义一个扩展方法来获取Lambda表达式中的属性名数组，使用ExpressionVisitor类来遍历表达式树 public static string[] GetMemberNames<T, TResult>(this Expression<Func<T, TResult>> expression) { var list = new List<string>(100); var visitor = new MemberExpressionVisitor(list); visitor.Visit(expression.Body); return list.ToArray(); } }
 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); } }
 public class SetPropertyCalls<TSource> { private readonly IDictionary<string, object> _nameValues;
 public SetPropertyCalls(IDictionary<string, object> nameValues) { _nameValues = nameValues; }
 public SetPropertyCalls<TSource> SetProperty<TProperty>(Expression<Func<TSource, TProperty>> propertyExpression, TProperty valueExpression) { if (propertyExpression == ) throw new ArgumentException(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; } }}

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