• 30分钟LINQ教程


    一:与LINQ有关的语言特性

    1.隐式类型

    (1)源起

    在隐式类型出现之前,

    我们在声明一个变量的时候,

    总是要为一个变量指定他的类型

    甚至在foreach一个集合的时候,

    也要为遍历的集合的元素,指定变量的类型

    隐式类型的出现,

    程序员就不用再做这个工作了。

    (2)使用方法

       来看下面的代码:

          var a = 1; //int a = 1;
          var b = "123";//string b = "123"; 
          var myObj = new MyObj();//MyObj myObj = new MyObj()

    上面的每行代码,与每行代码后面的注释,起到的作用是完全一样的

    也就是说,在声明一个变量(并且同时给它赋值)的时候,完全不用指定变量的类型,只要一个var就解决问题了

    (3)你担心这样写会降低性能吗?

    我可以负责任的告诉你,这样写不会影响性能!

    上面的代码和注释里的代码,编译后产生的IL代码(中间语言代码)是完全一样的

    (编译器根据变量的值,推导出变量的类型,才产生的IL代码)

    (4)这个关键字的好处:

    你不用在声明一个变量并给这个变量赋值的时候,写两次变量类型

    (这一点真的为开发者节省了很多时间)

    在foreach一个集合的时候,可以使用var关键字来代替书写循环变量的类型

    (5)注意事项

    你不能用var关键字声明一个变量而不给它赋值

    因为编译器无法推导出你这个变量是什么类型的。

    2.匿名类型

    (1)源起

    创建一个对象,一定要先定义这个对象的类型吗?

    不一定的!

    来看看这段代码

    (2)使用

             var obj = new {Guid.Empty, myTitle = "匿名类型", myOtherParam = new int[] { 1, 2, 3, 4 } };
             Console.WriteLine(obj.Empty);//另一个对象的属性名字,被原封不动的拷贝到匿名对象中来了。
             Console.WriteLine(obj.myTitle);
             Console.ReadKey();

    new关键字之后就直接为对象定义了属性,并且为这些属性赋值

    而且,对象创建出来之后,在创建对象的方法中,还可以畅通无阻的访问对象的属性

    当把一个对象的属性拷贝到匿名对象中时,可以不用显示的指定属性的名字,这时原始属性的名字会被“拷贝”到匿名对象中

    (3)注意

    如果你监视变量obj,你会发现,obj的类型是Anonymous Type类型的

    不要试图在创建匿名对象的方法外面去访问对象的属性!

    (4)优点

    这个特性在网站开发中,序列化和反序列化JSON对象时很有用

    3.自动属性

    (1)源起

    为一个类型定义属性,我们一般都写如下的代码:

    复制代码

            public class MyObj2
            {
                private Guid _id;
                private string _Title;
                public Guid id 
                {
                    get { return _id; }
                    set { _id = value; } 
                }
                public string Title
                {
                    get { return _Title; }
                    set { _Title = value; }
                }
            }

    复制代码

    但很多时候,这些私有变量对我们一点用处也没有,比如对象关系映射中的实体类。

    自C#3.0引入了自动实现的属性,

    以上代码可以写成如下形式:

    (2)使用

            public class MyObj
            {
                public Guid id { get; set; }
                public string Title { get; set; }
            }

    这个特性也和var关键字一样,是编译器帮我们做了工作,不会影响性能的

    4.初始化器

    (1)源起

    我们创建一个对象并给对象的属性赋值,代码一般写成下面的样子

                var myObj = new MyObj();
                myObj.id = Guid.NewGuid();
                myObj.Title = "allen";

    自C#3.0引入了对象初始化器,

    代码可以写成如下的样子

    (2)使用

          var myObj1 = new MyObj() { id = Guid.NewGuid(), Title = "allen" };

    如果一个对象是有参数的构造函数

    那么代码看起来就像这样

          var myObj1 = new MyObj ("allen") { id = Guid.NewGuid(), Title = "allen" };

    集合初始化器的样例代码如下:

          var arr = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

    (3)优点

    我个人认为:这个特性不是那么amazing,

    这跟我的编码习惯有关,集合初始化器也就罢了,

    真的不习惯用对象初始化器初始化一个对象!

    5.委托

    (1)使用

    我们先来看一个简单的委托代码

    复制代码

            delegate Boolean moreOrlessDelgate(int item);
            class Program
            {
                static void Main(string[] args)
                {
                    var arr = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6,7,8 };
                    var d1 = new moreOrlessDelgate(More);            
                    Print(arr, d1);
                    Console.WriteLine("OK");
    
                    var d2 = new moreOrlessDelgate(Less);
                    Print(arr, d2);
                    Console.WriteLine("OK");
                    Console.ReadKey();
    
                }
                static void Print(List<int> arr,moreOrlessDelgate dl)
                {
                    foreach (var item in arr)
                    {
                        if (dl(item))
                        {
                            Console.WriteLine(item);
                        }
                    }
                }
                static bool More(int item)
                {
                    if (item > 3)
                    { 
                        return true; 
                    }
                    return false;
                }
                static bool Less(int item)
                {
                    if (item < 3)
                    {
                        return true;
                    }
                    return false;
                }
            }

    复制代码

    这段代码中

    <1>首先定义了一个委托类型

    delegate Boolean moreOrlessDelgate(int item);

    你看到了,委托和类是一个级别的,确实是这样:委托是一种类型

    和class标志的类型不一样,这种类型代表某一类方法。

    这一句代码的意思是:moreOrlessDelgate这个类型代表返回值为布尔类型,输入参数为整形的方法

    <2>有类型就会有类型的实例

            var d1 = new moreOrlessDelgate(More);     
            var d2 = new moreOrlessDelgate(Less);

    这两句就是创建moreOrlessDelgate类型实例的代码,

    它们的输入参数是两个方法

    <3>有了类型的实例,就会有操作实例的代码

            Print(arr, d1);
            Print(arr, d2);

    我们把前面两个实例传递给了Print方法

    这个方法的第二个参数就是moreOrlessDelgate类型的

    在Print方法内用如下代码,调用委托类型实例所指向的方法

    dl(item)

    6.泛型

    (1)为什么要有泛型

    假设你是一个方法的设计者,

    这个方法有一个传入参数,有一个返回值。

    但你并不知道这个参数和返回值是什么类型的,

    如果没有泛型,你可能把参数和返回值的类型都设定为Object了

    那时,你心里肯定在想:反正一切都是对象,一切的基类都是Object

    没错!你是对的!

    这个方法的消费者,会把他的对象传进来(有可能会做一次装箱操作)

    并且得到一个Object的返回值,他再把这个返回值强制类型转化为他需要的类型

    除了装箱和类型转化时的性能损耗外,代码工作的很好!

    那么这些新能损耗能避免掉吗?

    有泛型之后就可以了!

    (2)使用

    <1>使用简单的泛型

    先来看下面的代码:

    复制代码

                  var intList = new List<int>() { 1,2,3};
                  intList.Add(4);
                  intList.Insert(0, 5);
                  foreach (var item in intList)
                  {
                      Console.WriteLine(item);
                  }
                  Console.ReadKey();

    复制代码

    在上面这段代码中我们声明了一个存储int类型的List容器

    并循环打印出了容器里的值

    注意:如果这里使用Hashtable、Queue或者Stack等非泛型的容器

    就会导致装箱操作,损耗性能。因为这些容器只能存储Object类型的数据

    <2>泛型类型

    List<T>、Dictionary<TKey, TValue>等泛型类型都是.net类库定义好并提供给我们使用的

    但在实际开发中,我们也经常需要定义自己的泛型类型

    来看下面的代码:

    复制代码

              public static class SomethingFactory<T>
              {
                  public static T InitInstance(T inObj)
                  {
                      if (false)//你的判断条件
                      {
                          //do what you want...
                          return inObj;
                      }
                      return default(T);
                  }
              }

    复制代码

    这段代码的消费者如下:

                  var a1 = SomethingFactory<int>.InitInstance(12);
                  Console.WriteLine(a1);
                  Console.ReadKey();

    输出的结果为0

    这就是一个自定义的静态泛型类型,

    此类型中的静态方法InitInstance对传入的参数做了一个判断

    如果条件成立,则对传入参数进行操作之后并把它返回

    如果条件不成立,则返回一个空值

    注意:

    [1]

    传入参数必须为指定的类型,

    因为我们在使用这个泛型类型的时候,已经规定好它能接收什么类型的参数

    但在设计这个泛型的时候,我们并不知道使用者将传递什么类型的参数进来

    [2]

    如果你想返回T类型的空值,那么请用default(T)这种形式

    因为你不知道T是值类型还是引用类型,所以别擅自用null

    <3>泛型约束

    很多时候我们不希望使用者太过自由

    我们希望他们在使用我们设计的泛型类型时

    不要很随意的传入任何类型

    对于泛型类型的设计者来说,要求使用者传入指定的类型是很有必要的

    因为我们只有知道他传入了什么东西,才方便对这个东西做操作

    让我们来给上面设计的泛型类型加一个泛型约束

    代码如下:

              public static class SomethingFactory<T> where T:MyObj

    这样在使用SomethingFactory的时候就只能传入MyObj类型或MyObj的派生类型啦

    注意:

    还可以写成这样

    where T:MyObj,new()

    来约束传入的类型必须有一个构造函数。

    (3)泛型的好处

    <1>算法的重用

    想想看:list类型的排序算法,对所有类型的list集合都是有用的

    <2>类型安全

    <3>提升性能

    没有类型转化了,一方面保证类型安全,另一方面保证性能提升

    <4>可读性更好

    这一点就不解释了

    7.泛型委托

    (1)源起

    委托需要定义delgate类型

    使用起来颇多不便

    而且委托本就代表某一类方法

    开发人员经常使用的委托基本可以归为三类,

    哪三类呢?

    请看下面:

    (2)使用

    <1>Predicate泛型委托

    把上面例子中d1和d2赋值的两行代码改为如下:

                  //var d1 = new moreOrlessDelgate(More);
                  var d1 = new Predicate<int>(More);
                  //var d2 = new moreOrlessDelgate(Less);
                  var d2 = new Predicate<int>(Less);

    把Print方法的方法签名改为如下:

                //static void Print(List<int> arr, moreOrlessDelgate<int> dl)
                static void Print(List<int> arr, Predicate<int> dl)

    然后再运行方法,控制台输出的结果和原来的结果是一模一样的。

    那么Predicate到底是什么呢?

    来看看他的定义:

    复制代码

              // 摘要:
              //     表示定义一组条件并确定指定对象是否符合这些条件的方法。
              //
              // 参数:
              //   obj:
              //     要按照由此委托表示的方法中定义的条件进行比较的对象。
              //
              // 类型参数:
              //   T:
              //     要比较的对象的类型。
              //
              // 返回结果:
              //     如果 obj 符合由此委托表示的方法中定义的条件,则为 true;否则为 false。
              public delegate bool Predicate<in T>(T obj);

    复制代码

    看到这个定义,我们大致明白了。

    .net为我们定义了一个委托,

    这个委托表示的方法需要传入一个T类型的参数,并且需要返回一个bool类型的返回值

    有了它,我们就不用再定义moreOrlessDelgate委托了,

    而且,我们定义的moreOrlessDelgate只能搞int类型的参数,

    Predicate却不一样,它可以搞任意类型的参数

    但它规定的还是太死了,它必须有一个返回值,而且必须是布尔类型的,同时,它必须有一个输入参数

    除了Predicate泛型委托,.net还为我们定义了Action和Func两个泛型委托

    <2>Action泛型委托

    Action泛型委托限制的就不那么死了,

    他代表了一类方法:

    可以有0个到16个输入参数,

    输入参数的类型是不确定的,

    但不能有返回值,

    来看个例子:

                  var d3 = new Action(noParamNoReturnAction);
                  var d4 = new Action<int, string>(twoParamNoReturnAction);

      注意:尖括号中int和string为方法的输入参数

    复制代码

                static void noParamNoReturnAction()
                {
                    //do what you want
                }
                static void twoParamNoReturnAction(int a, string b)
                {
                    //do what you want
                }

    复制代码

    <3>Func泛型委托

    为了弥补Action泛型委托,不能返回值的不足

    .net提供了Func泛型委托,

    相同的是它也是最多0到16个输入参数,参数类型由使用者确定

    不同的是它规定要有一个返回值,返回值的类型也由使用者确定

    如下示例:

              var d5 = new Func<int, string>(oneParamOneReturnFunc);

    注意:string类型(最后一个泛型类型)是方法的返回值类型

                static string oneParamOneReturnFunc(int a)
                {
                    //do what you want
                    return string.Empty;
                }

    8.匿名方法

    (1)源起

    在上面的例子中

    为了得到序列中较大的值

    我们定义了一个More方法

          var d1 = new Predicate<int>(More);

    然而这个方法,没有太多逻辑(实际编程过程中,如果逻辑较多,确实应该独立一个方法出来)

    那么能不能把More方法中的逻辑,直接写出来呢?

    C#2.0之后就可以了,

    请看下面的代码:

    (2)使用

    复制代码

                var arr = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };
                //var d1 = new moreOrlessDelgate(More);
                //var d1 = new Predicate<int>(More);
                var d1 = new Predicate<int>(delegate(int item)
                {

    //可以访问当前上下文中的变量
    Console.WriteLine(arr.Count);

    if (item > 3)

                    {
                        return true;
                    }
                    return false;
                });
                Print(arr, d1);
                Console.WriteLine("OK");

    复制代码

    我们传递了一个代码块给Predicate的构造函数

    其实这个代码块就是More函数的逻辑

    (3)好处

    <1>代码可读性更好

    <2>可以访问当前上下文中的变量

    这个用处非常大,

    如果我们仍旧用原来的More函数

    想要访问arr变量,势必要把arr写成类级别的私有变量了

    用匿名函数的话,就不用这么做了。

    9.Lambda表达式

    (1)源起

    .net的设计者发现在使用匿名方法时,

    仍旧有一些多余的字母或单词的编码工作

    比如delegate关键字

    于是进一步简化了匿名方法的写法

    (2)使用

                List<int> arr = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
                arr.ForEach(new Action<int>(delegate(int a) { Console.WriteLine(a); }));
                arr.ForEach(new Action<int>(a => Console.WriteLine(a)));

      匿名方法的代码如下:

    delegate(int a) { Console.WriteLine(a); }

    使用lambda表达式的代码如下:

    a => Console.WriteLine(a)

    这里解释一下这个lambda表达式

    <1>

    a是输入参数,编译器可以自动推断出它是什么类型的,

    如果没有输入参数,可以写成这样:

    () => Console.WriteLine("ddd")

    <2>

    =>是lambda操作符

    <3>

    Console.WriteLine(a)是要执行的语句。

    如果是多条语句的话,可以用{}包起来。

    如果需要返回值的话,可以直接写return语句

    10.扩展方法

    (1)源起

    如果想给一个类型增加行为,一定要通过继承的方式实现吗?

    不一定的!

    (2)使用

    来看看这段代码:

              public static void PrintString(this String val)
              {
                  Console.WriteLine(val);
              }

    消费这段代码的代码如下:

                var a = "aaa";
                a.PrintString();
                Console.ReadKey();

    我想你看到扩展方法的威力了。

    本来string类型没有PrintString方法

    但通过我们上面的代码,就给string类型"扩展"了一个PrintString方法

    (1)先决条件

    <1>扩展方法必须在一个非嵌套、非泛型的静态类中定义

    <2>扩展方法必须是一个静态方法

    <3>扩展方法至少要有一个参数

    <4>第一个参数必须附加this关键字作为前缀

    <5>第一个参数不能有其他修饰符(比如ref或者out)

    <6>第一个参数不能是指针类型

    (2)注意事项

    <1>跟前面提到的几个特性一样,扩展方法只会增加编译器的工作,不会影响性能(用继承的方式为一个类型增加特性反而会影响性能)

    <2>如果原来的类中有一个方法,跟你的扩展方法一样(至少用起来是一样),那么你的扩展方法奖不会被调用,编译器也不会提示你

    <3>扩展方法太强大了,会影响架构、模式、可读性等等等等....

    11.迭代器

    · (1)使用

    我们每次针对集合类型编写foreach代码块,都是在使用迭代器

    这些集合类型都实现了IEnumerable接口

    都有一个GetEnumerator方法

    但对于数组类型就不是这样

    编译器把针对数组类型的foreach代码块

    替换成了for代码块。

    来看看List的类型签名:

          public class List<T> : IList<T>, ICollection<T>, IEnumerable<T>, IList, ICollection, IEnumerable

    IEnumerable接口,只定义了一个方法就是:

          IEnumerator<T> GetEnumerator();

    (2)迭代器的优点:

    假设我们需要遍历一个庞大的集合

    只要集合中的某一个元素满足条件

    就完成了任务

    你认为需要把这个庞大的集合全部加载到内存中来吗?

    当然不用(C#3.0之后就不用了)!

    来看看这段代码:

    复制代码

            static IEnumerable<int> GetIterator()
            {
                Console.WriteLine("迭代器返回了1");
                yield return 1;
                Console.WriteLine("迭代器返回了2");
                yield return 2;
                Console.WriteLine("迭代器返回了3");
                yield return 3;
            }

    复制代码

    消费这个函数的代码如下:

    复制代码

                foreach (var i in GetIterator())
                {
                    if (i == 2)
                    {
                        break;
                    }
                    Console.WriteLine(i);
                }
                Console.ReadKey();

    复制代码

    输出结果为:

          迭代器返回了1
          1
          迭代器返回了2

    大家可以看到:

    当迭代器返回2之后,foreach就退出了

    并没有输出“迭代器返回了3”

    也就是说下面的工作没有做。

    (3)yield 关键字

    MSDN中的解释如下:

    在迭代器块中用于向枚举数对象提供值或发出迭代结束信号。

    也就是说,我们可以在生成迭代器的时候,来确定什么时候终结迭代逻辑

    上面的代码可以改成如下形式:

    复制代码

              static IEnumerable<int> GetIterator()
              {
                  Console.WriteLine("迭代器返回了1");
                  yield return 1;
                  Console.WriteLine("迭代器返回了2");
                  yield break;
                  Console.WriteLine("迭代器返回了3");
                  yield return 3;
              }

    复制代码

      (4)注意事项

    <1>做foreach循环时多考虑线程安全性

    在foreach时不要试图对被遍历的集合进行remove和add等操作

    任何集合,即使被标记为线程安全的,在foreach的时候,增加项和移除项的操作都会导致异常

    (我在这里犯过错)

    <2>IEnumerable接口是LINQ特性的核心接口

    只有实现了IEnumerable接口的集合

    才能执行相关的LINQ操作,比如select,where等

    这些操作,我们接下来会讲到。

    二:LINQ

    1.查询操作符

    (1)源起

    .net的设计者在类库中定义了一系列的扩展方法

    来方便用户操作集合对象

    这些扩展方法构成了LINQ的查询操作符

    (2)使用

    这一系列的扩展方法,比如:

    Where,Max,Select,Sum,Any,Average,All,Concat等

    都是针对IEnumerable的对象进行扩展的

    也就是说,只要实现了IEnumerable接口,就可以使用这些扩展方法

    来看看这段代码:

                List<int> arr = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
                var result = arr.Where(a => { return a > 3; }).Sum();
                Console.WriteLine(result);
                Console.ReadKey();

    这段代码中,用到了两个扩展方法。

    <1>

    Where扩展方法,需要传入一个Func<int,bool>类型的泛型委托

    这个泛型委托,需要一个int类型的输入参数和一个布尔类型的返回值

    我们直接把a => { return a > 3; }这个lambda表达式传递给了Where方法

    a就是int类型的输入参数,返回a是否大于3的结果。

    <2>

    Sum扩展方法计算了Where扩展方法返回的集合的和。

    (3)好处

    上面的代码中

    arr.Where(a => { return a > 3; }).Sum();

    这一句完全可以写成如下代码:

    (from v in arr where v > 3 select v).Sum();

    而且两句代码的执行细节是完全一样的

    大家可以看到,第二句代码更符合语义,更容易读懂

    第二句代码中的where,就是我们要说的查询操作符。

    (4)标准查询操作符说明

    <1>过滤

    Where

    用法:arr.Where(a => { return a > 3; })

    说明:找到集合中满足指定条件的元素

    OfType

    用法:arr.OfType<int>()

    说明:根据指定类型,筛选集合中的元素

    <2>投影

    Select

    用法:arr.Select<int, string>(a => a.ToString());

    说明:将集合中的每个元素投影的新集合中。上例中:新集合是一个IEnumerable<String>的集合

    SelectMany

    用法:arr.SelectMany<int, string>(a => { return new List<string>() { "a", a.ToString() }; });

    说明:将序列的每个元素投影到一个序列中,最终把所有的序列合并

    <3>还有很多查询操作符,请翻MSDN,以后有时间我将另起一篇文章把这些操作符写全。

    2.查询表达式

    (1)源起

    上面我们已经提到,使用查询操作符表示的扩张方法来操作集合

    虽然已经很方便了,但在可读性和代码的语义来考虑,仍有不足

    于是就产生了查询表达式的写法。

    虽然这很像SQL语句,但他们却有着本质的不同。

    (2)用法

    from v in arr where v > 3 select v

    这就是一个非常简单的查询表达式

    (3)说明:

    先看一段伪代码:

          from [type] id in source
          [join [type] id in source on expr equals expr [into subGroup]]
          [from [type] id in source | let id = expr | where condition]
          [orderby ordering,ordering,ordering...]
          select expr | group expr by key
          [into id query]

    <1>第一行的解释:

    type是可选的,

    id是集合中的一项,

    source是一个集合,

    如果集合中的类型与type指定的类型不同则导致强制转化

    <2>第二行的解释:

    一个查询表达式中可以有0个或多个join子句,

    这里的source可以不等于第一句中的source

    expr可以是一个表达式

    [into subGroup] subGroup是一个中间变量,

    它继承自IGrouping,代表一个分组,也就是说“一对多”里的“多”

    可以通过这个变量得到这一组包含的对象个数,以及这一组对象的键

    比如:

    复制代码

            from c in db.Customers
                join o in db.Orders on c.CustomerID
                equals o.CustomerID into orders
                select new
                {
                    c.ContactName,
                    OrderCount = orders.Count()
                };

    复制代码

    <3>第三行的解释:

    一个查询表达式中可以有1个或多个from子句

    一个查询表达式中可以有0个或多个let子句,let子句可以创建一个临时变量

    比如:

                from u in users
                 let number = Int32.Parse(u.Username.Substring(u.Username.Length - 1))
                 where u.ID < 9 && number % 2 == 0
                 select u

    一个查询表达式中可以有0个或多个where子句,where子句可以指定查询条件

    <4>第四行的解释:

    一个查询表达式可以有0个或多个排序方式

    每个排序方式以逗号分割

    <5>第五行的解释:

    一个查询表达式必须以select或者group by结束

    select后跟要检索的内容

    group by 是对检索的内容进行分组

    比如:

                from p in db.Products  
                group p by p.CategoryID into g  
                select new {  g.Key, NumProducts = g.Count()}; 

    <6>第六行的解释:

    最后一个into子句起到的作用是

    将前面语句的结果作为后面语句操作的数据源

    比如:

    复制代码

                from p in db.Employees
                 select new
                 {
                     LastName = p.LastName,
                     TitleOfCourtesy = p.TitleOfCourtesy
                 } into EmployeesList
                 orderby EmployeesList.TitleOfCourtesy ascending
                 select EmployeesList;

    复制代码

    三:参考资料

    《LINQ实战》

    《深入理解C#》第二版

    《CLR VIA C#》第三版

    《C# 高级编程》第四版

    还有很多网络上的文章,就不一一例举了

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