Linq学习之路(04) Linq基础揭秘

本系列的前两篇文章主要讲了C#3.0引入的新特性，也正是这些新特性让Linq成为可能。我先总结一下前面的知识点，我简单的列举出来：

■ Implicitly typed local variables：隐式类型局部变量
■ Object initializers：对象初始化器
■ Lambda expressions：Lambda表达式
■ Extension methods：扩展方法
■ Anonymous types：匿名类型

我简单的画了一张图来描述他们在Linq中扮演的角色：

这里我为什么又拿出来呢，因为在接下来的篇幅中，我们总会用到上面这些知识点，因为他们太重要了。好了，我们进入今天的主题：

这篇文章主要讲三个点：

1. sequences
2. query operators
3. query expressions

这里用英文原句来介绍，因为翻译成中文，味道就变了。

好，开始我们今天的第一个知识点：

一：Sequences

首先我们要搞清楚，什么类型的sequence才能被Linq查询，通过我们之前的例子来说事：

var processes = Process.GetProcesses()
    .Where(process => process.WorkingSet64 >= 1024 * 1024 * 10)
    .OrderByDescending(process => process.WorkingSet64)
    .Select(process => new
    {
        process.Id,
        Name = process.ProcessName,
        Memory = process.WorkingSet64
    });

这段代码中，GetProcesses()方法返回的是一组Process对象的数组。在.net中，array实现了IEnumerable<T>的泛型接口，而GetProcesses方法是定义在System.Diagnostics.Process的类中，Process类实现了IEnumerable<Process>接口，所以我们暂时得到的结论是，若想使用linq query,那么我们的对象就必须实现IEnumerable<T>接口。IEnumerable<T>接口非常重要，上例中我们用到的Where、OrderByDescending、Select等扩展方法都是使用Process类型的对象作为参数。

另外补充一点，Linq还有一个重要的特性就是Deferred query execution（延时执行），也就是说我们通过一些linq query expression或linq query operation操作获得的sequence，并没有立即到objects或数据库中把这些对象拿出来，而是等我们真正用到的时候才取出来，有个最典型的应用就是“按需加载”，对我们有利用价值的东西我们取出来，没用到的就不取，这样会降低我们程序的压力，提高性能。这里我通过一个简单的例子来说明一下延时加载：

首先，我们不用linq查询来实现输出一个整型数组里每个元素的平方：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace DeferredQueryExecution
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] nums = { 1, 2, 3 };

            double[] query = new double[3];

            //给query赋值
            for (int i = 0, len = nums.Length; i < len; i++)
            {
                query[i] = Square(nums[i]);
            }

            foreach (var n in query)
            {
                Console.WriteLine(n);
            }

            Console.ReadKey();
        }

        /// <summary>
        /// 计算num平方的方法
        /// </summary>
        /// <param name="num"></param>
        /// <returns></returns>
        static double Square(double num)
        {
            Console.WriteLine("计算平方值（ " + num + " ）...");
            return Math.Pow(num, 2);
        }
    }
}

输出结果：

再来看看用Linq查询的示例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace DeferredQueryExecution
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] nums = { 1, 2, 3 };

            var query =
                    from num in nums
                    select Square(num); 

            foreach (var n in query)
            {
                Console.WriteLine(n);
            }

            Console.ReadKey();
        }

        /// <summary>
        /// 计算num平方的方法
        /// </summary>
        /// <param name="num"></param>
        /// <returns></returns>
        static double Square(double num)
        {
            Console.WriteLine("计算平方值（ " + num + " ）...");
            return Math.Pow(num, 2);
        }
    }
}

输出结果：

这里，我们可以很清楚的看出，使用linq查询并没有立即执行，而是当我们遍历query结果的时候才会真正的执行，这就是延时执行。

好，进入今天的第二个重点：query operations

二：Query Operations

什么是query operations？其实query operations就是IEnummerable<T>中给我定义的一些对于类型T的扩展方法，我列举一下常用的query operations。

Filtering	OfType,Where
Projection	Select,SelectMany
Partioning	Skip,SkipWhile,Take,TakeWhie
Join	GroupJoin,Join
Concatenation	Concate
Ordering	OrderBy,OrderByDescending,Reverse,ThenBy,ThenByDescending
Grouping	GroupBy,ToLookup
Set	Distinct,Except,Intersect,Union
Conversion	AsEnumerable,AsQueryable,Cast,ToArray,ToDictionary,ToList
Equality	SequenceEqual
Element	ElementAt,ElementAtOrDefault,First,FirstOrDefault,Last,LastOrDefault,Single,SingleOrDefault
Generation	DefaultIfEmpty,Empty,Range,Repeat
Quantifiers	All,Any,Contains
Aggregation	Aggregate,Average,Count,LongCount,Max,Min,Sum

通过这些扩展方法，我们很容易对sequences进行一系列的操作，这篇文章中不会一一对这些方法进行介绍，但是后续文章中或多或少都会涉及到这些方法。其实上文中我们已经用到了一些query operation，例如Where、Select和OrderByDescending，根据这些方法的名字我们大概都能知道他们的功能。Where其实起到一个过滤的作用，把满足条件的对象筛选出来，OrderBy和OrderByDescending方法是对Select取出来的sequence按照传进去的参数进行排序。我们可以把这些方法看作是工厂中的一系列的流水线，将original的sequences输进去进行加工，然后得到我们需要的sequences，这里我贴出一张图方便大家理解：

三：Query expressions

Linq还为我们提供了第二种查询方法，就是query expression的方式，在某些情况下可能query operation并不是显得那么清楚，对于熟悉T-SQL的朋友们来说，query expression可能更容易理解，本人也偏向于query expression这种方式，但是有些时候，有些query operation也不能被很好的转换为query expression，好了，这些概念型的东西我就不说了，我也说不好，我们直接看代码吧，还是上文中的例子，下面我用query expression的方法实现：

var processes =
    from process in Process.GetProcesses()
    where process.WorkingSet64 >= 1024 * 1024 * 10
    orderby process.WorkingSet64 descending
    select new
        {
            process.Id,
            Name = process.ProcessName,
            Memory = process.WorkingSet64
        };

哈哈，这样看起来是不是更简单呢，更偏向于我们的思维呢？