Linq入门教程详解

在说LINQ之前必须先说说几个重要的C#语言特性

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：

    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; }
        }
    }

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

    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;
        }
    }

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：

            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();

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：

    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);
        }
    }

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：

    // 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);

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

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

<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

            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");

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：

        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;
        }

消费这个函数的代码如下：

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

　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：

        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;
        }

 (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：

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()
        };

<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：

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