带你一文了解C#中的LINQ

目录

• 前言
• LINQ的根基
• IEnumerable和IEnumerator
• LINQ的基本用法
• 扩展方法在LINQ的应用：LINQ的流式语法
• LINQ的查询表达式:LINQ的查询语法
• LINQ的延迟执行：IQueryable
• 附：将内存中对象转换为 XML
• 参考
• 源码
• 总结

前言

本文主要的是泛谈LINQ是啥？以及常见的用法大纲如下：

• LINQ的那些根基
• LINQ的一些基本用法

LINQ的根基

IEnumerable和IEnumerator

为啥能够被foreach？

实际上，能够被foreach的对象，一定是实现了带有返回值的IEnumerator的GetEnumerator()方法的接口，而.NET内置的该接口则是IEnumerable，一般指的是IEnumerable泛型接口，让我们来看看IEnumerator接口有啥成员：

   public interface IEnumerator
   {
       object Current
       {
           get;
       }

       bool MoveNext();

       void Reset();
   }

• Current：集合当前的对象
• MoveNext：是否能够移动到下一次
• Reset

因此，实际上我们进行foreach的时候，等价于：

var animals = new List<string>() { "Cat", "Dog", "Pig" };

foreach (var animla in animals)
{
    Console.WriteLine(animla);
}
Console.WriteLine("-----------");

var enumerator = animals.GetEnumerator();
while (enumerator.MoveNext())
{
    Console.WriteLine(enumerator.Current);
}

输出结果：

Cat

Dog

Pig

———–

Cat

Dog

Pig

而能被LINQ的对象就是一个实现了IEnumerable的可被枚举的集合

LINQ的基本用法

扩展方法在LINQ的应用：LINQ的流式语法

LINQ的方法一般都是通过扩展方法了扩展的，就如最常用的几个，Where，Any，例如，我实现了一个跟Where功能类似的简化版：

 public static class MyListExtension
{
    public static IEnumerable<T> MyWhere<T>(this IEnumerable<T> enumable, Func<T, bool> func)
    {
        foreach (var item in enumable)
        {
            if (func(item))
            {
                yield return item;
            }
        }
    }
}

其实为啥会提到用扩展方法呢？就是因为LINQ就是为了简单的能够处理复杂集合的数据，那么扩展方法就能够实现较为简单的链式查询，例如：

var result= animals.MyWhere(t => t is "Cat" or "Dog").Select(t=>t.ToUpper()).ToList();

result.ForEach(t =>Console.WriteLine(t));

输出结果：

CAT

DOG

LINQ的查询表达式:LINQ的查询语法

假如上述的例子有LINQ的查询表达式来编写，则写法是这样：

var result = (from t in animals
              where t is "Cat" or "Dog"
              select t.ToUpper()).ToList();

result.ForEach(t => Console.WriteLine(t));

输出结果也是一样的：

CAT

DOG

LINQ的延迟执行：IQueryable

首先我们来看看IQueryable的接口定义：

    public interface IQueryable : IEnumerable
    {

        Type ElementType
        {
            get;
        }

 
        Expression Expression
        {
            get;
        }

        IQueryProvider Provider
        {
            get;
        }
    }

我们可以看到实际上IQueryable是继承了IEnumerable,因此同样具备其特性，然后主要看其三个属性：

• ElementType：集合的类型
• Expression：表达式树，这是延迟执行的重点，下面我们会一窥究竟
• IQueryProvider:IQueryable创建表达式树和执行的部分

    public interface IQueryProvider
    {
  
        IQueryable CreateQuery(Expression expression);

  
        IQueryable<TElement> CreateQuery<TElement>(Expression expression);


        object? Execute(Expression expression);


        TResult Execute<TResult>(Expression expression);
    }

我们先来看段代码：

var result1 = (from t in animals
                where (t.Equals( "Cat") || t.Equals("Dog"))
                select t.ToUpper()).AsQueryable();
Console.WriteLine($"Expression:{ result1.Expression.ToString()}");
Console.WriteLine($"ExpressionType:{result1.Expression.GetType()}");
foreach (var item in result1)
{
    Console.WriteLine(item);
}

Console.WriteLine("---------------");
var result2 = from t in result1
              where  t.Contains("CAT")
              select t;
Console.WriteLine($"Expression:{ result2.Expression.ToString()}");
Console.WriteLine($"ExpressionType:{result2.Expression.GetType()}");
foreach (var item in result2)
{
    Console.WriteLine(item);
}

输出如下：

Expression:System.Linq.Enumerable+WhereSelectListIterator`2[System.String,System.String]

ExpressionType:System.Linq.Expressions.ConstantExpression

CAT

DOG

—————

Expression:System.Linq.Enumerable+WhereSelectListIterator`2[System.String,System.String].Where(t => t.Contains(“CAT”))

ExpressionType:System.Linq.Expressions.MethodCallExpression2

CAT

我们从输出可以证明，实际上在返回result1和result2，就是通过IQueryProvider不断地在拼接表达式树,而最后通过foreach或者ToList等操作的时候，则才是真正调用Execute方法执行当前的IQueryable里的那个表达式树属性Expression,而像LINQ To Sql或者是EFCore等需要IQueryable这种解释型的就是去实现了IQueryProvider里面的方法

附：将内存中对象转换为 XML

LINQ 查询可以轻松地在内存中数据结构、SQL 数据库、ADO.NET 数据集和 XML 流或文档之间转换数据。 以下示例将内存中数据结构中的对象转换为 XML 元素。

class XMLTransform
{
    static void Main()
    {
        // Create the data source by using a collection initializer.
        // The Student class was defined previously in this topic.
        List<Student> students = new List<Student>()
        {
            new Student {First="Svetlana", Last="Omelchenko", ID=111, Scores = new List<int>{97, 92, 81, 60}},
            new Student {First="Claire", Last="O'Donnell", ID=112, Scores = new List<int>{75, 84, 91, 39}},
            new Student {First="Sven", Last="Mortensen", ID=113, Scores = new List<int>{88, 94, 65, 91}},
        };

        // Create the query.
        var studentsToXML = new XElement("Root",
            from student in students
            let scores = string.Join(",", student.Scores)
            select new XElement("student",
                       new XElement("First", student.First),
                       new XElement("Last", student.Last),
                       new XElement("Scores", scores)
                    ) // end "student"
                ); // end "Root"

        // Execute the query.
        Console.WriteLine(studentsToXML);

        // Keep the console open in debug mode.
        Console.WriteLine("Press any key to exit.");
        Console.ReadKey();
    }
}

此代码生成以下 XML 输出：

<Root>  
  <student>  
    <First>Svetlana</First>  
    <Last>Omelchenko</Last>  
    <Scores>97,92,81,60</Scores>  
  </student>  
  <student>  
    <First>Claire</First>  
    <Last>O'Donnell</Last>  
    <Scores>75,84,91,39</Scores>  
  </student>  
  <student>  
    <First>Sven</First>  
    <Last>Mortensen</Last>  
    <Scores>88,94,65,91</Scores>  
  </student>  
</Root>

参考

《C#7.0核心技术指南》

源码

BlogCodeSample/LinqSample at main · ZhengDaoWang/BlogCodeSample

总结