應(yīng)用程序還需要操作存儲(chǔ)在其他數(shù)據(jù)源（如SQL數(shù)據(jù)庫或XML文件）中的數(shù)據(jù)，甚至通過Web服務(wù)訪問它們。傳統(tǒng)上，查詢這些數(shù)據(jù)源時(shí)需要使用不同的語法，且在編譯期間不進(jìn)行類型檢查。

一、LINQ
在.NET Framework中，查詢表達(dá)式是一組統(tǒng)稱為語言集成查詢（LINQ）的技術(shù)的一部分，將查詢功能直接集成到了C#語言中。LINQ是.NET Framework 3.5新增的，它提供了適用于所有數(shù)據(jù)源（SQL數(shù)據(jù)庫、XML文檔、Web服務(wù)、ADO.NET數(shù)據(jù)庫以及任何支持接口IEnumberable或IEnumerable<T>的集合）的查詢語言，從而避免了操作數(shù)據(jù)和對(duì)象時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的語言不匹配問題。
LINQ讓查詢變成了基本語言構(gòu)造，就像算術(shù)運(yùn)算和流程控制語句是C#基本概念一樣。LINQ 查詢將重點(diǎn)放在常用的操作而不是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，能夠以一致的方式從任何支持的數(shù)據(jù)源檢索數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
與SQL（Structured Query Language，結(jié)構(gòu)化查詢語言）查詢相比，LINQ查詢的語法相同，使用的一些關(guān)鍵字相同，提供的很多優(yōu)點(diǎn)也相同。您可隨便修改被查詢的底層數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，而不會(huì)導(dǎo)致需要修改查詢。SQL只能用于操作關(guān)系型數(shù)據(jù)，而LINQ支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要多得多。

如下代碼是一個(gè)用于Contact對(duì)象集合的查詢

class Contact
{    
    public int Id { get; set; }    
    public string Company { get; set; }    
    public string LastName { get; set; }    
    public string FirstName { get; set; }    
    public string Address { get; set; }    
    public string City { get; set; }    
    public string StateProvince { get; set; }
}
IEnumerable<Contact> contacts = GetContacts();
var result = from contact in contacts select contact.FirstName;

foreach(var name in result)
{    
    Console.WriteLine(name);
}

這個(gè)簡(jiǎn)單的查詢演示了 C#語言支持的聲明性語法（declartive syntax，也叫 query comprehension syntax）。這種語法讓您能夠使用類似于SQL查詢的語法編寫查詢，靈活性和表達(dá)能力都極強(qiáng)。雖然查詢表達(dá)式中所有的變量都是強(qiáng)類型的，但是在大多數(shù)情況下，不需要顯式地指定類型，因?yàn)榫幾g器能夠推斷出來。

ps：LINQ查詢語法

如果您熟悉SQL，就不會(huì)對(duì)LINQ使用的查詢語法感到陌生。最明顯的差別是，from運(yùn)算符位于select運(yùn)算符的前面，而不像SQL中那樣位于后面。

1.1 選擇數(shù)據(jù)

雖然上述所示的代碼看起來可能很簡(jiǎn)單，但是實(shí)際上涉及的內(nèi)容很多。首先應(yīng)注意到的是，使用了一個(gè)類型將隱式確定的變量result，其類型實(shí)際上是IEnumerable<string>。查詢表達(dá)式（賦值運(yùn)算符右邊的代碼）的結(jié)果為查詢，而不是查詢的結(jié)果。select 子句返回一個(gè)對(duì)象，該對(duì)象表示對(duì)一個(gè)序列（ contacts 列表）執(zhí)行投影操作的結(jié)果（一系列contact.FirstName值）。由于結(jié)果是一系列字符串，因此result必然是由字符串組成的可枚舉集合。當(dāng)前，并不會(huì)檢索數(shù)據(jù)，而只是返回一個(gè)可枚舉集合，以后再將數(shù)據(jù)取回。

這個(gè)查詢相當(dāng)于說，從contacts指定的數(shù)據(jù)源中，選擇每個(gè)元素（contact）的FirstName字段。from子句中指定的變量contact類似于foreach語句中的迭代變量，它是一個(gè)只讀局部變量，作用域?yàn)椴樵儽磉_(dá)式。in子句指定了要從中查詢?cè)氐臄?shù)據(jù)源，而select子句指定在迭代期間只選擇每個(gè)元素的contact.FirstName字段。

選擇單個(gè)字段時(shí)，這種語法的效果很好，但通常需要選擇多個(gè)字段，甚至以某種方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換，如合并字段。所幸的是，LINQ通過類似的語法提供了這樣的支持。實(shí)際上，有多種方法執(zhí)行這些類型的選擇。

第一種方法是在select子句中拼接這些字段，這樣將只返回一個(gè)字段，如下代碼所示：

var result = from contact in contacts select contact.FirstName + " " + contact.LastName;

foreach(var name in result)
{    
    Console.WriteLine(name);
}

顯然，這種選擇方式只適用于有限的情形。一種更靈活的方法是返回多個(gè)字段，即返回一個(gè)數(shù)據(jù)子集，如下所示：

var result = from contact in contacts             
                      select new             
                      {                 
                          Name = contact.LastName + ", " + contact.FirstName;                 
                          DateOfBirth = contact.DateOfBirth             
                      };

foreach(var contact in result)
{    
    Console.WriteLine("{0} born on {1}", contact.Name, contact.DateOfBirth);
}

這里返回的仍是IEnumberable，但其類型是什么呢？如果查看程序中的select子句，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它返回了一種新類型，其中包含字段contact.FirstName和contact.LastName的值。這實(shí)際上是一個(gè)匿名類型（anonymous type），它包含屬性Name和DateOfBirth。這種類型之所以是匿名的，是因?yàn)樗鼪]有名稱。無需顯式地聲明與返回值對(duì)應(yīng)的新類型，編譯器會(huì)自動(dòng)生成。

ps：匿名類型
以這種方式創(chuàng)建匿名類型是LINQ工作方式的核心，如果沒有var提供的引用類型，這根本不可能。

1.2 篩選數(shù)據(jù)
選擇數(shù)據(jù)很重要，但以這種方式選擇數(shù)據(jù)時(shí)，無法指定要返回哪些數(shù)據(jù)。SQL 提供了where子句，同樣，LINQ也提供了where子句，它返回一個(gè)可枚舉的集合，其中包含符合指定條件的元素。如下代碼再上一個(gè)示例的查詢中添加了一個(gè)where子句，將結(jié)果限定為StateProvince字段為FL的聯(lián)系人。

var result = from contact in contacts             
                        whrere contact.StateProvince == "FL"             
                        select new {customer.FirstName, customer.LastName};

foreach(var name in result)
{    
    Console.WriteLine(name.FirstName + " " + name.LastName);
}

首先執(zhí)行where子句，再對(duì)得到的可枚舉集合執(zhí)行select子句，其結(jié)果為一個(gè)包含屬性FirstName和LastName的匿名類型。

1.3 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組和排序
為支持更復(fù)雜的情形，如對(duì)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序或分組，LINQ 提供了 orderby 子句和group 子句。可將數(shù)據(jù)按升序（從最小到最大）或降序（從最大到最?。┡帕校捎谏蚴悄J(rèn)設(shè)置，因此不需要指定升序。如下程序?qū)⒔Y(jié)果按字段LastName排序。

var result = from contact in contacts             
                        oderby contact.LastName             
                        select contact.FirstName;

foreach(var name in result)
{     
    Console.WriteLine(name);
}

可根據(jù)多個(gè)字段進(jìn)行排序，并混合使用升序和降序，這將創(chuàng)建出非常復(fù)雜的 orderby 語句，如下代碼所示：

var result = from contact in contacts             
                    oderby                 
                        contact.LastName ascending,                
                        contact.FirstName descending             
                    select customer.FirstName;

foreach(var name in result)
{    
    Console.WriteLine(name);
}

將數(shù)據(jù)分組的方法與此類似，但將使用group子句替換select子句。對(duì)數(shù)據(jù)分組時(shí)的不同之處在于，返回的結(jié)果為由 IGrouping<TKey, TElement>對(duì)象組成的 IEnumerable，可將其視為由列表組成的列表。這要求使用兩條嵌套的foreach語句來訪問結(jié)果。
如下代碼是一個(gè)使用group子句的LINQ查詢

var result = from contact in contacts             
                   group contact by contact.LastName[0];

foreach(var group in result){    
    Console.WriteLine("Last names starting width {0}", group.key);    
    foreach(var name in result)    
    {        
        Console.WriteLine(name);    
    }    
    Console.WriteLine();
}

如果需要引用分組操作的結(jié)果，就可創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)識(shí)符，使用關(guān)鍵字into將查詢結(jié)果存儲(chǔ)到該標(biāo)識(shí)符中，并對(duì)其做進(jìn)一步查詢。這種組合方式稱為查詢延續(xù)（continuation）。
如下代碼演示了一個(gè)使用group和into的LINQ查詢：

var result = from contact in contacts             
                    group contact by contact.LastName[0] into namesGroup             
                    where namesGroup.Count() > 2             
                    select namesGroup;

foreach(var group in result)
{    
    Console.WriteLine("Last names starting width {0}", group.key);    
        foreach(var name in result)    
        {        
            Console.WriteLine(name);    
        }    
    Console.WriteLine();
}

1.4 聯(lián)接數(shù)據(jù)

LINQ 還能夠合并多個(gè)數(shù)據(jù)源，這是通過利用一個(gè)或多個(gè)都有的字段將它們聯(lián)接起來實(shí)現(xiàn)的。查詢多個(gè)沒有直接關(guān)系的數(shù)據(jù)源時(shí)，聯(lián)接數(shù)據(jù)很重要。SQL支持使用很多運(yùn)算符進(jìn)行聯(lián)接，但LINQ聯(lián)接基于相等性。
前面的示例只使用了Contact類，要執(zhí)行聯(lián)接操作，至少需要兩個(gè)類。程序清單12.9再次列出了Contact類，還列出了新增的JournalEntry類。繼續(xù)假設(shè)通過調(diào)用GetContacts填充了contacts列表，并通過調(diào)用GetJournalEntries填充了journal列表。
如下代碼演示了Contact和JournalEntry類

class Contact
{    
    public int Id { get; set; }    
    public string Company { get; set; }    
    public string LastName { get; set; }    
    public string FirstName { get; set; }    
    public string Address { get; set; }    
    public string City { get; set; }    
    public string StateProvince { get; set; }
}

class JournalEntry
{    
    public int Id { get; set; }    
    public int ContactId { get; set; }    
    public string Description { get; set; }    
    public string EntryType { get; set; }    
    public DateTime Date { get; set; }
}

IEnumberable<Contact> contacts = GetContacts();
IEnumberable<JournalEntry> journal = GetJournalEntries();

在LINQ中，最簡(jiǎn)單的聯(lián)接查詢與SQL內(nèi)聯(lián)接等效，這種查詢使用join子句。SQL聯(lián)接可使用很多不同的運(yùn)算符，而LINQ聯(lián)接只能使用相等運(yùn)算符，稱之為相等聯(lián)接（equijoin）。
如下示例的查詢使用Contact.ID和JournalEntry.ContactId作為聯(lián)接鍵，將一個(gè)由Contact對(duì)象組成的列表和一個(gè)由JournalEntry對(duì)象組成的列表聯(lián)接起來：

var result =    
        from contact in contacts    
        join journalEntry in journal    
        on contact.Id equals journalEntry.ContactId    
        select new    
        {        
            contact.FirstName,        
            contact.LastName,        
            journalEntry.Date,        
            journalEntry.EntryType,        
            journalEntry.Description    
        };

如上所示的 join子句創(chuàng)建了一個(gè)名為 journalEntry的范圍變量（range ariable），其類型為JournalEntry；然后使用equals運(yùn)算符將兩個(gè)數(shù)據(jù)源聯(lián)接起來。
LINQ還支持分組聯(lián)接概念，而SQL沒有與之對(duì)應(yīng)的查詢。分組聯(lián)接使用關(guān)鍵字into，其結(jié)果為層次結(jié)構(gòu)。就像使用group子句時(shí)那樣，需要使用嵌套foreach語句來訪問結(jié)果。
ps：順序很重要
使用LINQ聯(lián)接時(shí)，順序很重要。被聯(lián)接的數(shù)據(jù)源必須位于equals運(yùn)算符左邊，而聯(lián)接數(shù)據(jù)源必須位于右邊。在這個(gè)示例中，contacts是被聯(lián)接的數(shù)據(jù)源，而journal是聯(lián)接數(shù)據(jù)源。
所幸的是，順序不正確時(shí)，編譯器能夠捕獲并生成編譯錯(cuò)誤。如果交換join子句中的參數(shù)，將出現(xiàn)下面的編譯錯(cuò)誤：
名稱“Journalentry”不在“equals”左側(cè)的范圍內(nèi)。請(qǐng)考慮交換“equals”兩側(cè)的表達(dá)式。
需要注意的另一個(gè)重點(diǎn)是，join子句使用運(yùn)算符equals，它與相等運(yùn)算符（==）不完全相同。
如下代碼的查詢聯(lián)接contacts和journal，并將結(jié)果按聯(lián)系人姓名分組。在返回的結(jié)果集中，每個(gè)元素都包含一個(gè)由 JournalEntry 組成的可枚舉集合，該集合由返回的匿名類型的JournalEntries屬性表示。

var result =    
        from contact in contacts    
        join journalEntry in journal    
        on contact.Id equals journalEntry.ContactId              
        into journalGroups    
        select new    
        {        
            Name = contact.LastName + "," +contact.FirstName,        
            JournalEntries = journalGroups    
        };

1.5 數(shù)據(jù)平坦化
雖然選擇和聯(lián)接數(shù)據(jù)時(shí)，返回的數(shù)據(jù)是合適的，但層次型數(shù)據(jù)使用起來比較繁瑣。LINQ能夠創(chuàng)建返回平坦化數(shù)據(jù)的查詢，就像查詢SQL數(shù)據(jù)源一樣。
假設(shè)對(duì)Contact和JournalEntry類進(jìn)行了修改：在Contact類中添加了一個(gè)Journal字段，其類型為List<JournalEntries>，并刪除了JournalEntry類的屬性ContactId，如下所示

class Contact
{    
    public int Id { get; set; }    
    public string Company { get; set; }    
    public string LastName { get; set; }    
    public string FirstName { get; set; }    
    public string Address { get; set; }    
    public string City { get; set; }    
    public string StateProvince { get; set; }    
    public List<JournalEntries> Journal;
}

class JournalEntry
{    
    public int Id { get; set; }    
    public string Description { get; set; }    
    public string EntryType { get; set; }    
    public DateTime Date { get; set; }
}

IEnumerable<Contact> contacts = GetContacts();

在這種情況下，可使用查詢檢索特定聯(lián)系人的JournalEntry列表，如下所示：

var result =    
        from contact in contacts    
        where contact.id == 1    
        select contact.Journal;

foreach(var item in result)
{    
    foreach(var journalEntry in item)    
    {        
        Console.WriteLine(journalEntry);    
    }
}

雖然這樣可行，也返回了所需的結(jié)果，但是仍需使用嵌套 foreach 語句來訪問結(jié)果。所幸的是，LINQ 支持從多個(gè)數(shù)據(jù)源選擇數(shù)據(jù)，從而提供了一種返回平坦化數(shù)據(jù)的查詢語法。如下程序演示了這種查詢語法，它使用多個(gè)from子句，使得訪問數(shù)據(jù)時(shí)只需一條foreach語句。

var result =    
        from contact in contacts    
        from journalEntry in contact.Journal    
        where contact.id == 1    
        select contact.Journal;

foreach(var item in result)
{    
    Console.WriteLine(journalEntry);
}

二、標(biāo)準(zhǔn)查詢運(yùn)算符方法

前面介紹的所有查詢都使用聲明性查詢語法，但也可使用標(biāo)準(zhǔn)查詢運(yùn)算符方法來編寫這些查詢。標(biāo)準(zhǔn)查詢運(yùn)算符方法實(shí)際上是命名空間System.Linq中定義的Enumerable類的擴(kuò)展方法。對(duì)于使用聲明性語法的查詢表達(dá)式，編譯器將其轉(zhuǎn)換為等價(jià)的查詢運(yùn)算符方法調(diào)用。
使用using語句包含命名空間System.Linq后，對(duì)于任何實(shí)現(xiàn)了接口IEnumberable<T>的類，智能感知列表都可包含標(biāo)準(zhǔn)查詢運(yùn)算符方法。
雖然聲明性查詢語法幾乎支持所有的查詢操作，但是也有一些操作（如Count和Max）沒有對(duì)應(yīng)的查詢語法，必須使用方法調(diào)用來表示。由于每個(gè)方法調(diào)用都返回IEnumerable，因此通過串接方法調(diào)用，可編寫出復(fù)雜的查詢。編譯聲明性查詢表達(dá)式時(shí)，編譯器就是這樣做的。

ps：使用聲明性語法還是方法語法
使用聲明性語法還是方法語法因人而異，這取決于個(gè)人認(rèn)為哪種語法更容易理解。無論使用哪種語法，執(zhí)行查詢得到的結(jié)果都相同。

如下示例演示了使用方法語法的LINQ查詢

var result = contacts.     
        Where(contact => contact.StateProvince == "FL").     
        Select(contact => new { contact.FirstName, contact.LastName });

foreach(var name in result)
{    
    Console.WriteLine(name.FirstName + " " + name.LastName);
}

三、Lambda

上述示例中，傳遞給方法Where和Select的參數(shù)看起來與以前使用過的參數(shù)不同。這些參數(shù)實(shí)際上包含的是代碼，而不是數(shù)據(jù)。之前介紹過委托和匿名方法，委托能夠?qū)⒁粋€(gè)方法作為參數(shù)傳遞給另一個(gè)方法，而匿名方法能夠編寫未命名的內(nèi)聯(lián)語句塊，這些語句塊將在調(diào)用委托時(shí)執(zhí)行。
Lambda 結(jié)合使用了這兩個(gè)概念，它是可包含表達(dá)式和語句的匿名函數(shù)。通過使用Lambda，可以更方便、更簡(jiǎn)潔的方式編寫這樣的代碼，即正常情況下需要使用匿名方法或泛型委托進(jìn)行編寫。
ps：Lambda和委托
由于Lambda是編寫委托的更簡(jiǎn)潔方式，因此可在通常需要使用委托的任何地方使用它們。所以，Lambda的形參類型必須與相應(yīng)的委托類型完全相同，返回類型也必須隱式地轉(zhuǎn)換為委托的返回類型。
雖然 Lambda 沒有類型，但是它們可隱式地轉(zhuǎn)換為任何兼容的委托類型。正是這種隱式轉(zhuǎn)換讓您無需顯式賦值就能夠傳遞它們。
在C#中，Lambda使用Lambda運(yùn)算符（=>）。在方法調(diào)用中，該運(yùn)算符左邊指定了形參列表，而該運(yùn)算符右邊為方法體。匿名方法的所有限制也適用于Lambda。

在上述示例中，實(shí)參 contact => contact.StateProvince == "FL"的意思為，這是一個(gè)以 contact為參數(shù)的函數(shù)，其返回值為表達(dá)式 contact.StateProvince == "FL"的結(jié)果。
ps：捕獲的變量和定義的變量
Lambda還能捕獲變量，這可以是Lambda所屬方法的局部變量或參數(shù)。這使得可在Lambda體內(nèi)通過名稱訪問捕獲的變量。如果捕獲是局部變量，那么必須賦值后才能在Lambda中使用它。ref或out參數(shù)無法捕獲。
然而，需要注意的是，對(duì)于Lambda捕獲的變量，在引用它的委托超出作用域前，垃圾收集器將不會(huì)收集它們。
Lambda中聲明的變量在Lambda所屬方法內(nèi)不可見，輸入?yún)?shù)也如此，因此可在多個(gè)Lambda中使用同一個(gè)標(biāo)識(shí)符。

表達(dá)式Lambda
在Lambda中，如果運(yùn)算符右邊為表達(dá)式，該Lambda就為表達(dá)式Lambda，它返回該表達(dá)式的結(jié)果。表達(dá)式Lambda的基本格式如下：

(input parameters) => expressions

如果只有一個(gè)輸入?yún)?shù)，那么括號(hào)是可選擇的；否則（包括沒有參數(shù)時(shí)），括號(hào)將是必不可少的。
就像泛型方法可推斷其類型參數(shù)的類型一樣，Lambda 也能推斷其輸入?yún)?shù)的類型。如果編譯器無法推斷出類型，您就可以顯式地指定類型。

如果將表達(dá)式 Lambda 的表達(dá)式部分視為方法體，那么表達(dá)式 Lambda 包含一條隱式的return語句，它返回表達(dá)式的結(jié)果。
ps：包含方法調(diào)用的表達(dá)式Lambda
大部分示例都在右邊使用了方法，但是如果創(chuàng)建的Lambda將用于其他域，如SQL Server，就不應(yīng)使用方法調(diào)用，因?yàn)樗鼈冊(cè)?NET Framework公共語言運(yùn)行時(shí)外面沒有意義。

語句Lambda
在 Lambda 的右邊，可使用一條或多條用大括號(hào)括起的語句，這種 Lambda 稱為語句Lambda。語句Lambda的基本形式如下：
(input parameters) => { statement; }
與表達(dá)式 Lambda 一樣，如果只有一個(gè)輸入?yún)?shù)，那么括號(hào)是可選的；否則，括號(hào)就必不可少。語句Lambda也遵循同樣的類型推斷規(guī)則。
雖然表達(dá)式Lambda包含一條隱式的return語句，但是語句Lambda沒有，您必須在語句Lambda中顯式地指定return語句。return語句只導(dǎo)致從Lambda表示的隱式方法返回，而不會(huì)導(dǎo)致從Lambda所屬的方法返回。
語句Lambda不能包含這樣的goto、break和continue語句，即其跳轉(zhuǎn)目標(biāo)在Lambda外。同樣，作用域規(guī)則禁止從嵌套Lambda分支到外部Lambda。
預(yù)定義的委托
雖然 Lambda 是 LINQ 的有機(jī)組成部分，但是可將其用于任何可使用委托的地方。因此，.NET Framework提供了很多預(yù)定義的委托，可將其作為方法參數(shù)進(jìn)行傳遞，而無需首先聲明顯式的委托類型。
由于返回Boolean值的委托很常見，因此.NET Framework定義了一個(gè)Predicate<in T>委托，Array和List<T>類的很多方法都使用它。
Predicate<T>定義了一個(gè)總是返回Boolean值的委托，而Func系列委托封裝了有指定返回值，且接受0～16個(gè)輸入?yún)?shù)的方法。
Predicate<T>和 Func 系列委托都有返回值，但是 Action 系列委托表示返回類型為 void的方法。就像Func系列委托一樣，Action系列委托也接受0～16個(gè)輸入?yún)?shù)。
四、延遲執(zhí)行
不同于眾多傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢技術(shù)，LINQ 查詢要等到實(shí)際迭代其結(jié)果時(shí)才執(zhí)行，稱之為延遲執(zhí)行（lazy evaluation）。其優(yōu)點(diǎn)之一是，在指定查詢和檢索查詢指定的數(shù)據(jù)之間，可修改原始集合中的數(shù)據(jù)。這意味著您獲得的數(shù)據(jù)總是最新的。
雖然LINQ首選延遲執(zhí)行，但是使用了任何聚合函數(shù)的查詢都必須先迭代所有元素。這些函數(shù)（如Count、Max、Average和First）都返回一個(gè)值，并且無需使用顯式foreach語句就能執(zhí)行。
ps：延遲執(zhí)行和串接查詢
延遲執(zhí)行的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，讓您能夠串接查詢，從而提供編碼效率。由于查詢對(duì)象表示的是查詢，而不是查詢的結(jié)果，因此可輕松地串接或重用它們，而不會(huì)導(dǎo)致開銷高昂的數(shù)據(jù)取回操作。
也可強(qiáng)制查詢立刻執(zhí)行，這有時(shí)稱為貪婪執(zhí)行（greedy evaluation）。為此，可在查詢表達(dá)式后面，緊接著放置一條foreach語句，也可調(diào)用方法ToList 或ToArray。方法ToList 和ToArray還可用于將數(shù)據(jù)緩存到一個(gè)集合對(duì)象中。