一、LINQ的體系結(jié)構(gòu)

語言集成查詢 (LINQ) (C#) | Microsoft 官方文檔

LINQ總共包括五個(gè)部分：

目前，除了以下的，還可以下載其他第三方提供程序，例如LINQ to JSON、LINQ to MySQL、LINQ to Amazon、LINQ to Flickr和LINQ to SharePoint。無論使用什么數(shù)據(jù)源，都可以通過LINQ使用相同的API進(jìn)行操作。

二、 LINQ的語法

1、Query查詢表達(dá)式語法

LINQ查詢表達(dá)式以from子句開頭，以select子句或group子句結(jié)束。

在兩個(gè)子句之間，可以使用where、orderby、join、let等查詢操作符。

關(guān)鍵字有： from 、where 、select 、group 、into 、orderby、join、let、in、on、equals、by、ascending、descending等。

• from…in…：指定要查找的數(shù)據(jù)源以及范圍變量，多個(gè)from子句則表示從多個(gè)數(shù)據(jù)源查找數(shù)據(jù)。注意：c#編譯器會(huì)把“復(fù)合from子句”的查詢表達(dá)式轉(zhuǎn)換為SelectMany()擴(kuò)展方法。
• join…in…on…equals…：指定多個(gè)數(shù)據(jù)源的關(guān)聯(lián)方式
• let：引入用于存儲(chǔ)查詢表達(dá)式中子表達(dá)式結(jié)果的范圍變量。通常能達(dá)到層次感會(huì)更好，使代碼更易于閱讀。
• orderby、descending：指定元素的排序字段和排序方式。當(dāng)有多個(gè)排序字段時(shí)，由字段順序確定主次關(guān)系，可指定升序和降序兩種排序方式
• where：指定元素的篩選條件。多個(gè)where子句則表示了并列條件，必須全部都滿足才能入選。每個(gè)where子句可以使用謂詞&&、||連接多個(gè)條件表達(dá)式。
• group：指定元素的分組字段。
• select：指定查詢要返回的目標(biāo)數(shù)據(jù)，可以指定任何類型，甚至是匿名類型。（目前通常被指定為匿名類型）
• into：提供一個(gè)臨時(shí)的標(biāo)識(shí)符。該標(biāo)識(shí)可以引用join、group和select子句的結(jié)果。?
  1) 直接出現(xiàn)在join子句之后的into關(guān)鍵字會(huì)被翻譯為GroupJoin。（into之前的查詢變量可以繼續(xù)使用）?
  2) select或group子句之后的into它會(huì)重新開始一個(gè)查詢，讓我們可以繼續(xù)引入where, orderby和select子句，它是對(duì)分步構(gòu)建查詢表達(dá)式的一種簡(jiǎn)寫方式。（into之前的查詢變量都不可再使用）

編譯器會(huì)在程序編譯時(shí)轉(zhuǎn)換LINQ查詢，以調(diào)用相應(yīng)的擴(kuò)展方法。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，查詢一個(gè)int數(shù)組中小于5的元素，并按照從小到大的順序排列：

int[] arr = new int[] { 1, 4, 2, 6, 7, 9, 5, 1, 2, 4 };
var query = from r in arr
            where r < 5
            orderby r
            select r;
foreach (var item in query)
{
    Console.WriteLine(item);
}
Console.ReadLine();

Linq語句最終被轉(zhuǎn)換為調(diào)用IEnumerable<T>的擴(kuò)展方法，在System.Linq.Enumerable靜態(tài)類中定義了N多擴(kuò)展。所以只要繼承與IEnumerable的類都支持Linq查詢 。

2、Lambda語法

標(biāo)準(zhǔn)查詢操作符

Enumberable 類定義的標(biāo)準(zhǔn)查詢操作符。

• 篩選操作符：定義返回元素的條件。?
  Where：使用謂詞，返回符合條件的元素。?
  OfType<TResult>：返回符合類型的元素。?
• 投射操作符：用于把對(duì)象轉(zhuǎn)換為另一個(gè)類型的新對(duì)象。?
  Select?：定義根據(jù)選擇器函數(shù)選擇結(jié)果值的投射。?
  SelectMany：定義根據(jù)選擇器函數(shù)選擇結(jié)果值的投射。?
• 排序操作符：改變返回的元素的順序。?
  Orderby：?升序排序。?
  OrderBydescending：? 降序排序。?
  ThenBy?和?ThenByDescending：?二次排序。?
  Reverse：?反轉(zhuǎn)集合元素。?
• 連接操作符：用于合并不直接相關(guān)的集合。?
  Join：?? 根據(jù)鍵選擇器函數(shù)連接兩個(gè)集合。?
  GroupJoin：?? 連接兩個(gè)集合，并分組。?
• 組合操作符：把數(shù)據(jù)放在組中。?
  GroupBy? ： 組合公共鍵的元素。?
  ToLookup:創(chuàng)建一個(gè)一對(duì)多字典，組合元素。?
• 限定（量詞）操作符：元素滿足指定的條件。?
  Any?：部分滿足謂詞函數(shù)的元素。?
  All?： 所有元素是否都滿足謂詞函數(shù)。?
  Contains：?? 檢查某個(gè)元素是否在集合中。?
• 分區(qū)操作符：返回集合的子集。?
  Take： 從集合提取元素個(gè)數(shù)。?
  Skip?：跳過指定的元素個(gè)數(shù)，提取其他元素。?
  TakeWhile?：提取條件為真的元素。?
  SkipWhile：提取條件為真的元素。?
• Set操作符：返回一個(gè)集合。?
  Distinct?：（去重）刪除重復(fù)的元素。?
  Union： （并集）返回集合中唯一元素。?
  Intersect：（交集）返回兩個(gè)集合都有的元素。?
  Except?： （差集）只出現(xiàn)在一個(gè)集合中的元素。?
  Zip： 兩個(gè)集合合并為一個(gè)元素。?
• 元素操作符：返回一個(gè)元素。?
  First：返回第一個(gè)滿足條件的元素。?
  FirstOrDefault：類似First，如果未找到，返回類型的默認(rèn)值。?
  Last：返回最后一個(gè)滿足條件的元素。?
  LastOrDefault：類似Last，如果未找到，返回類型的默認(rèn)值。?
  ElementAt：返回元素的位置。?
  ElementAtOrDefault：指定索引（超出索引，取默認(rèn)值）?
  Single：返回一個(gè)滿足條件的元素。如果有多個(gè)元素都滿足條件，就拋出一個(gè)異常。?
  SingleOrDefault：類似Single，如果非唯一或者找不到，返回類型的默認(rèn)值。?
• 聚合操作符：計(jì)算集合值。?
  Sum：?總和。?
  Count：? 所有元素個(gè)數(shù)。?
  LongCount:計(jì)數(shù)（大型集合）?
  Min：? 最小元素。?
  Max?： 最大元素。?
  Average：?平均值。?
  Aggregate：? 根據(jù)輸入的表達(dá)式獲取聚合值。?
• 轉(zhuǎn)換操作符：?
  ToArray：變成數(shù)組?
  AsEnumerable：變成IEnumeralbe<T>?
  AsQueryable:變成IQueryable?
  ToList：變成List<T>?
  ToDictionary：變成字典?
  Cast<TResult>?：轉(zhuǎn)換?
  ToLookup:變一對(duì)多字典Lookup<Tkey,TElement>?
• 生成操作符：?
  Empty?：空集合。?
  DefaultIfEmpty:默認(rèn)值集合?
  Range：返回一系列數(shù)字。?
  Repeat： 返回始終重復(fù)一直的集合。?
• 等值操作?
  SequenceEqual:成對(duì)比較?
• 串聯(lián)操作?
  Concat：串聯(lián)

3、擴(kuò)展方法存在對(duì)應(yīng)的查詢表達(dá)式關(guān)鍵字：

• Where：where
• Select：select
• SelectMany：使用多個(gè) from 子句
• OrderBy：orderby
• ThenBy：orderby …, …
• OrderByDescending：orderby … descending
• ThenByDescending：orderby …, … descending
• GroupBy：group … by 或 group … by … into …
• Join：join … in … on … equals …
• GroupJoin： join … in … on … equals …?into …?

三、LINQ的特性

1、延遲執(zhí)行查詢

LINQ具有“延遲計(jì)算”的特性。

Linq的執(zhí)行不是在Linq的賦值語句執(zhí)行，而是在通過foreach遍歷訪問結(jié)果時(shí)執(zhí)行。

var names = new List<string> { "Nino", "Alberto", "Juan", "Mike", "Phil" };

var namesWithJ = (from n in names
                  where n.StartsWith("J")
                  orderby n
                  select n);

Console.WriteLine("First iteration");
foreach (string name in namesWithJ)
{
    Console.WriteLine(name);
}
Console.WriteLine();

names.Add("John");
names.Add("Jim");
names.Add("Jack");
names.Add("Denny");

Console.WriteLine("Second iteration");
foreach (string name in namesWithJ)
{
    Console.WriteLine(name);
}

返回的結(jié)果是：

兩次遍歷的結(jié)果不一樣，說明執(zhí)行并不是在Linq的定義語句執(zhí)行，而是在foreach執(zhí)行。

換成如下，兩次執(zhí)行結(jié)果就一樣了。

var namesWithJ = (from n in names
                  where n.StartsWith("J")
                  orderby n
                  select n
).ToList();

2、運(yùn)算符延遲計(jì)算符號(hào)

按字母順序整理：

1、具有延遲計(jì)算的運(yùn)算符

Cast，Concat，DefaultIfEmpty，Distinct，Except，GroupBy，GroupJoin，Intersect，Join，OfType，OrderBy，OrderByDescending，Repeat，Reverse，Select，SelectMany，Skip，SkipWhile，Take，TakeWhile，ThenBy，ThenByDescending，Union，Where，Zip

2、立即執(zhí)行的運(yùn)算符

對(duì)一系列源元素執(zhí)行聚合函數(shù)的查詢必須首先循環(huán)訪問這些元素。Count、Max、Average?和?First?就屬于此類查詢。

由于查詢本身必須使用?foreach?以便返回結(jié)果，因此這些查詢?cè)趫?zhí)行時(shí)不使用顯式?foreach?語句,直接立即執(zhí)行。

Aggregate，All，Any，Average，Contains，Count，ElementAt，ElementAtOrDefault，Empty，F(xiàn)irst，F(xiàn)irstOrDefault，Last，LastOrDefault，LongCount，Max，Min，Range，SequenceEqual，Single，SingleOrDefault，Sum，ToArray，ToDictionary，ToList，ToLookup

注意：特殊的AsEnumerable運(yùn)算符，用于處理LINQ to Entities操作遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)源，將IQueryable遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)立即轉(zhuǎn)化為本地的IEnumerable集合。若AsEnumerable接收參數(shù)是IEnumerable內(nèi)存集合則什么都不做。

3、強(qiáng)制立即執(zhí)行

若要強(qiáng)制立即執(zhí)行任意查詢并緩存其結(jié)果，可以調(diào)用?ToList<TSource>?或?ToArray<TSource>?方法。

通過調(diào)用?ToList?或?ToArray，可以將所有數(shù)據(jù)緩存在單個(gè)集合對(duì)象中。

var numQuery2 =
           (from num in numbers
            where (num % 2) == 0
            select num).ToList();
var numQuery3 =
          (from num in numbers
           where (num % 2) == 0
            select num).ToArray();

四、使用 LINQ 進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

語言集成查詢 (LINQ) 不僅可用于檢索數(shù)據(jù)，而且還是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具。

通過使用 LINQ 查詢，您可以將源序列用作輸入，并采用多種方式修改它以創(chuàng)建新的輸出序列。您可以通過排序和分組來修改該序列，而不必修改元素本身。

但是，LINQ 查詢的最強(qiáng)大的功能是能夠創(chuàng)建新類型。這一功能在?select?子句中實(shí)現(xiàn)。

例如，可以執(zhí)行下列任務(wù)：

1、將多個(gè)輸入聯(lián)接到一個(gè)輸出序列

class Student
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string City { get; set; }
    public List<int> Scores { get; set; }
}

class Teacher
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string City { get; set; }
}

private static void Main(string[] args)
{
    //創(chuàng)建第一個(gè)數(shù)據(jù)源
    var students = new List<Student>() {
            new Student () {
            Age = 23,
            City = "廣州",
            Name = "小C",
            Scores = new List<int> () { 85, 88, 83, 97 }
            },
            new Student () {
            Age = 18,
            City = "廣西",
            Name = "小明",
            Scores = new List<int> () { 86, 78, 85, 90 }
            },
            new Student () {
            Age = 33,
            City = "夢(mèng)里",
            Name = "小叁",
            Scores = new List<int> () { 86, 68, 73, 97 }
            }
        };

    //創(chuàng)建第二個(gè)數(shù)據(jù)源
    var teachers = new List<Teacher>() {
            new Teacher () {
            Age = 35,
            City = "夢(mèng)里",
            Name = "啵哆"
            },
            new Teacher () {
            Age = 28,
            City = "云南",
            Name = "小紅"
            },
            new Teacher () {
            Age = 38,
            City = "河南",
            Name = "麗麗"
            }
        };

    //創(chuàng)建查詢
    var peopleInDreams = (from student in students
                          where student.City == "夢(mèng)里"
                          select student.Name)
                .Concat(from teacher in teachers
                        where teacher.City == "夢(mèng)里"
                        select teacher.Name);

    //執(zhí)行查詢
    foreach (var person in peopleInDreams)
    {
        Console.WriteLine(person);
    }

    Console.Read();
}

結(jié)果

小叁?
啵哆

2、選擇各個(gè)源元素的子集

1. 若要只選擇源元素的一個(gè)成員，請(qǐng)使用點(diǎn)運(yùn)算。

var query = from cust in Customers
               select cust.City;

2. 若要?jiǎng)?chuàng)建包含源元素的多個(gè)屬性的元素，可以使用具有命名對(duì)象或匿名類型的對(duì)象初始值設(shè)定項(xiàng)。

var query = from cust in Customer
               select new {Name = cust.Name, City = cust.City};

3、將內(nèi)存中的對(duì)象轉(zhuǎn)換為 XML

//創(chuàng)建數(shù)據(jù)源
var students = new List<Student>()
            {
                new Student()
                {
                    Age = 18,
                    Name = "小A",
                    Scores = new List<int>() {88,85,74,66 }
                },
                new Student()
                {
                    Age = 35,
                    Name = "小B",
                    Scores = new List<int>() {88,85,74,66 }
                },
                new Student()
                {
                    Age = 28,
                    Name = "小啥",
                    Scores = new List<int>() {88,85,74,66 }
                }
            };

//創(chuàng)建查詢
var studentsToXml = new XElement("Root",
    from student in students
    let x = $"{student.Scores[0]},{student.Scores[1]},{student.Scores[2]},{student.Scores[3]}"
    select new XElement("student",
           new XElement("Name", student.Name),
           new XElement("Age", student.Age),
           new XElement("Scores", x))
);

//執(zhí)行查詢
Console.WriteLine(studentsToXml);

4、 對(duì)源元素執(zhí)行操作

輸出序列可能不包含源序列的任何元素或元素屬性。

輸出可能是通過將源元素用作輸入?yún)?shù)計(jì)算出的值的序列。

//數(shù)據(jù)源
double[] radii = { 1, 2, 3 };

//創(chuàng)建查詢
var query = from radius in radii
            select $"{radius * radius * 3.14}";

//執(zhí)行查詢
foreach (var i in query)
{
    Console.WriteLine(i);
}