掌握 C# 中的 LINQ（语言集成查询）

news2024/10/3 7:21:38

LINQ（Language Integrated Query，语言集成查询）是 C# 中的一项强大功能，它使得我们能够使用查询语法处理不同的数据源，如对象、XML、数据库等。LINQ 通过提供统一的查询语法，使开发者能够更加简洁、高效地操作集合和数据结构。本文将介绍 LINQ 的基础知识、查询与方法语法，以及 LINQ to Objects、LINQ to XML 和 LINQ to SQL/Entity Framework 的应用。

1. LINQ 基础

LINQ 是 C# 中内置的一套查询工具，它允许开发者以类似 SQL 的方式查询和处理数据。无论是内存中的对象集合，还是数据库、XML 文档等，LINQ 都能轻松处理。

LINQ 主要包含以下几个核心功能：

统一的查询语法：通过 LINQ，你可以使用类似 SQL 的查询语法来操作各种数据源。
延迟执行：LINQ 查询默认是延迟执行的，查询只有在访问结果时才真正执行。
类型安全：LINQ 在编译时提供类型检查，避免了运行时的类型错误。

例如，以下代码演示了如何使用 LINQ 查询一个整数数组中的偶数：

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

// 使用 LINQ 查询偶数
var evenNumbers = from num in numbers
                  where num % 2 == 0
                  select num;

foreach (var num in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(num);  // 输出：2, 4, 6
}

2. LINQ 查询语法和方法语法

LINQ 提供了两种常见的语法：查询语法 和 方法语法。

查询语法

查询语法类似于 SQL，通常被认为更直观，尤其是对于简单的查询操作。常用的关键字包括 from、where、select、orderby 等。

string[] names = { "Alice", "Bob", "Charlie" };

// 使用查询语法筛选名字长度大于 3 的元素
var longNames = from name in names
                where name.Length > 3
                select name;

foreach (var name in longNames)
{
    Console.WriteLine(name);  // 输出：Alice, Charlie
}

方法语法

方法语法使用扩展方法进行查询，通常更灵活，适合链式调用。常用方法包括 Where、Select、OrderBy 等。

var longNamesMethod = names.Where(name => name.Length > 3);

foreach (var name in longNamesMethod)
{
    Console.WriteLine(name);  // 输出：Alice, Charlie
}

两种语法在功能上是等价的，可以根据个人喜好和代码的复杂程度进行选择。

3. LINQ to Objects

LINQ to Objects 是 LINQ 查询应用于内存中的对象集合（如数组、列表等）的一种形式。它提供了一种非常简洁的方式来操作集合，并且可以与 C# 中的泛型集合 List<T>、Array 等一起使用。

List<int> numbers = new List<int> { 10, 20, 30, 40, 50 };

// 使用 LINQ to Objects 查询大于 25 的数
var largeNumbers = numbers.Where(n => n > 25);

foreach (var num in largeNumbers)
{
    Console.WriteLine(num);  // 输出：30, 40, 50
}

LINQ to Objects 是日常开发中使用最多的 LINQ 形式，适用于处理程序中各种内存集合的数据。

4. LINQ to XML

LINQ to XML 是 LINQ 查询用于操作 XML 文档的一种形式，它提供了简单且高效的方式来创建、查询、修改和操作 XML 数据。

创建和查询 XML

通过 LINQ to XML，可以轻松创建和查询 XML 结构：

XDocument xmlDoc = new XDocument(
    new XElement("Books",
        new XElement("Book", new XAttribute("Title", "C# in Depth"), new XAttribute("Author", "Jon Skeet")),
        new XElement("Book", new XAttribute("Title", "Pro LINQ"), new XAttribute("Author", "Joe Rattz"))
    )
);

// 查询 XML 文档中作者名为 Jon Skeet 的书籍
var booksByJon = from book in xmlDoc.Descendants("Book")
                 where book.Attribute("Author").Value == "Jon Skeet"
                 select book;

foreach (var book in booksByJon)
{
    Console.WriteLine(book.Attribute("Title").Value);  // 输出：C# in Depth
}

修改 XML

你也可以使用 LINQ to XML 修改 XML 文档中的内容。

XElement bookToUpdate = xmlDoc.Descendants("Book")
    .Where(b => b.Attribute("Title").Value == "Pro LINQ").FirstOrDefault();

if (bookToUpdate != null)
{
    bookToUpdate.SetAttributeValue("Title", "LINQ in Action");
}

LINQ to XML 通过友好的 API 提供了对 XML 数据的强大操作能力。

5. LINQ to SQL/Entity Framework

LINQ to SQL 和 Entity Framework 是 LINQ 的数据库相关实现，允许开发者通过 LINQ 查询和操作数据库中的数据。它们将 SQL 查询集成到 C# 代码中，从而提供了高度简化的数据库操作方式。

LINQ to SQL

LINQ to SQL 提供了将数据库表映射为 C# 类的功能。通过创建数据上下文，可以直接对数据库表进行查询和操作：

// 假设我们有一个数据库上下文 'DataContext' 和表 'Customers'
DataContext db = new DataContext("connection_string");

var customers = from customer in db.GetTable<Customer>()
                where customer.City == "New York"
                select customer;

foreach (var customer in customers)
{
    Console.WriteLine(customer.Name);
}

Entity Framework

Entity Framework 是 Microsoft 提供的 ORM（对象关系映射）工具，它可以更灵活地处理复杂的数据库查询。它支持代码优先（Code First）和数据库优先（Database First）等多种开发模式。

using (var context = new MyDbContext())
{
    var customers = context.Customers.Where(c => c.City == "New York").ToList();

    foreach (var customer in customers)
    {
        Console.WriteLine(customer.Name);
    }
}

通过 LINQ to SQL 和 Entity Framework，开发者可以非常方便地使用 C# 代码与数据库进行交互，无需编写复杂的 SQL 查询。

结论

LINQ 为 C# 提供了强大而统一的数据查询能力，使得开发者可以轻松地操作内存中的对象、XML 文档以及数据库等数据源。本文介绍了 LINQ 的基础、查询语法、LINQ to Objects、LINQ to XML 以及 LINQ to SQL/Entity Framework 的基本概念和应用。