DataTable数据检索的性能分析（转寒江独钓)

我们知道在.NET平台上有很多种数据存储，检索解决方案-ADO.NET Entity Framework，ASP.NET Dynamic Data，XML, NHibernate，LINQ to SQL 等等，但是由于一些原因，如平台限制，比如说必须基于.NET Framework2.0及以下平台；遗留的或者第三方数据接口采用的就是DataTable等等，仍然需要使用DataTable作为数据存储结构。另一方面DataTable比较容易使用，一些数据访问的接口可能直接采用了DataTable结构。在使用DataTable进行数据检索的时候，有一些需要注意的地方，这些地方会严重的影响对数据的检索效率。

本人最近工作中需要对大量的DataTable进行拼接。接口的数据是以DataSet然后里面放DataTable的方式提供的，暂不提是否合理，同时进行多个请求的时，服务端会返回一个DataSet，其中包含每个请求的结果DataTable，这些DataTable中有一列相当于”关键字”列。现在需要按照这个关键字，将这些DataTable中的列合并到一个DataTable，然后展现到界面上来。

最开始，我使用的是DataTable的Select方法来循环遍历拼接实现的，发现很慢，于是总结了一下对DataTable进行查询等操作的一些经验，和大家分享。

一 场景

为了简化问题，有两张DataTable，名为表A，表B,字段分别为

表A，存储股票的最高价信息，        表B存储股票最低价信息

SecurityCode    High                  SecurityCode    Low

000001.SZ       20                     000001.SZ      18.5

000002.SZ       26                     000002.SZ       56

现在需要，将这两张表拼接到一张表中，这张表有三列字段，SecurityCode High Low，之前采用的方法是，新建一张含有这三个字段的DataTable 表C，然后复制Security字段，然后遍历另外两张表，对其采用Select方法查找对应的SecurityCode，然后复制给C中对应字段。发现效率很慢，问题出现在Select方法上，于是需要进行优化。

二 DataTable的查询效率

DataTable提供了两个查询数据的接口，DataTable.Select和DataTable.Rows.Find方法。

DataTable的Select方法通过传入一系列条件，然后返回一个DataRow[ ]类型的数据，他需要遍历整个表，然后挨个匹配条件，然后返回所有匹配的值。很显然在策略上，之前的DataTable拼接采用Select方法存在问题，因为我们只需要查找匹配上的一条记录即可。

DataTable.Rows 的Find查找第一个匹配上的唯一一条记录。在指定了主键的基础上，查找会采用二叉树的方式查找，效率高。要创建主键，需要指定DataTable的PrimaryKey字段如下：

dtA.PrimaryKey = new DataColumn[] { dtA.Columns["SecurityCode"] };

当然，创建主键会增加时间消耗，这也分为在数据填充前创建和数据填充后创建。在数据量大的情况下，创建主键的消耗是需要考虑进去的。下面的图中显示了在填充数据之前创建主键，之后创建主键，以及创建Dictionary所需的时间。可以看到：

ArraySize	PreIndex Creation Time	PostIndex Creation Time	Dictionary Creation Time
10	0	0	0
50	0	0	0
100	1	0	0
500	6	1	0
1000	15	2	0
5000	107	16	2
10000	261	42	5
50000	1727	271	31
100000	3525	544	47
500000	20209	2895	240
1000000	43382	5919	517

作图如下：

从上图可以得到：

1. 在填充数据之前创建主键，然后填充数据，比填充数据完之后创建主键消耗的时间要多。这是由于，创建主键后，再向其中添加数据，会导致需要重新生成索引，这和数据库中，不适合在频繁变动的字段上创建主键的原理是一样的。在我的笔记本 (Win7 32bit,CPU T6600 2.0GHZ,RAM 2GB)上，为100万条记录的DataTable创建索引大约需要5秒钟，所以在数据量大的情况下，需要考虑索引的创建时间。
2. 创建DataTable然后创建主键与直接创建和该DataTable相同的Dictionary结构相比，创建Dictionary所需要的时间要少的多，而且几乎不随着记录条数规模的变大而变大。

创建完成之后，下面来测试几种情况下的DataTable的检索效率。为此，在建立主键和没有建立索引的条件下，测试了在不同规模下 DataTable.Select, DataTable.Rows.Find 的查询速度，由于在DataTable比较小的时候，时间不能很好的显示，所以测试采用的单位是StopWatch的Tick数。每个方法在数据规模不同的情况下，各执行了10次，然后取平均值，结果如下：

ArraySize	Dictionary Create	Dictionary Search	Table Select	Indexed Table Select	Table Rows Find	LINQ
10	13	3	40	25	8	16
50	27	2	69	37	8	27
100	51	3	112	38	9	39
500	210	3	589	51	11	155
1000	461	4	1175	60	14	328
5000	2264	14	8412	85	17	1540
10000	6235	7	16806	99	20	3354
50000	23768	8	150133	138	26	15824
100000	49133	7	259794	147	26	31525
500000	252103	51	1547935	181	30	158317
1000000	494647	9	2736616	209	30	315716

作图如下：

可以看到：

1. 在没有创建主键的条件下，对DataTable执行Select操作时比较低效的。在建立主键之后，仅对主键所在列执行Select操作，速度提高了很多，这种差距在数据量大的情况下尤其明显，在集合大小规模为1000时，该差异达到了近20倍。
2. LINQ对DataTable的查询效率比DataTale.Select方法要高，但是仍然比DataTable.Rows.Find方法效率要低。
3. 在对主键进行唯一性查找时，我们应该使用DataTable.Rows.Find操作，在DataTable建立主键，并且仅对主键进行操作的情况下，Find方法会比Select方法快3-6倍，这可能是由于Select方法需要对里面的过滤字符串进行解析及判断。因为Select方法可以接受多个条件的查询以及以一些比较复杂的表达式，处理及解析可能需要耗费一些时间。并且在一般条件下Select是完全搜索，即查找整个集合找到所有满足条件的记录。而Find方法则仅对主键字段进行检索，如果没有设置主键，那么调用Find方法就会报错。
4. 采用Dictionary来代替DataTable结构来进行检索，能达到最快的速度，且几乎不受规模的影响，但是在数据量较大的情况下，将DataTable转换为对应的Dictionary结构可能需要花费时间，如果操作频繁，诸如在进行多个DataTable基于关键字进行拼接的情况下，对目标DataTable使用Dictionary<String,DataRow> 的方式进行存储，能够使用ContainsKey的基于Hash的方式对关键字进行查找，这能极大地提高效率。并且在DataTable列有重复字段，不能建立主键的情况下，可以采用Dictionary<string,List<DataRow>>能够解决DataTable无法创建主键，从而导致查找性能下降的问题。

三 实施效果

基于上面的分析，在实际中的工作中，替换了Select方法，创建了一个类型为Dictionary<String,DataRow>的包含目标合并后DataTable对象的所有行的结构C，其中关键字为SecurityCode，DataRow为包含SecurityCode，High，Low三列数据的行。在合并的时候，直接遍历表A的所有行，然后判断在C中是否包含该行中的SecurityCode，如果包含，取出，直接赋值。然后遍历表B。整个过程使得DataTable合并的效率至少提高了10倍。

四 结语

本文简要介绍了DataTable中检索数据的两种方法，DataTable.Select 和DataTable.Rows.Find方法。在测试方法的执行效率之前介绍了如何为DataTable设置主键，并比较了在数据填充之前和数据填充之后设置主键花费的时间，结果表明，在数据填充完成之后，设置主键要比在填充数据之前设置主键效率要高的多。设置主键之后，比较了在有无主键的情况下，DataTable.Select 方法在仅对主键字段进行过滤时的性能，结果表明，在仅对主键进行检索时，设置主键之后使用DataTable.Select 方法会比没有主键的情况下的检索速度会快非常多。在相同条件下，如果仅需要查找某一条记录，使用DataTable.Rows.Find会比DataTable.Select快很多。在某些需要频繁操作DataTable查询的时候，要避免在循环体内调用DataTable.Select方法，采用将DataTable转换为等价的Dictionary结构，能够有效解决由于键值重复导致不能创建主键的问题，并且Dicitonary的采用哈希表的方式查找能够极大地提高查询效率。

点击此处下载本文测试用例及代码，希望对您在对DataTable进行检索操作时，如何提高效率能够带来一点儿帮助。

注：个人认为若DataTable设值主键且仅查找主键，使用后设置主键方式比Dictionary速度要快。