Интегрированный языковой запрос - Language Integrated Query

Интегрированный языковой запрос (LINQ, произносится как "ссылка") Microsoft .NET Framework компонент, который добавляет собственные данные запрос возможности для .NET языки, изначально выпущенная как основная часть .NET Framework 3.5 в 2007.

LINQ расширяет язык за счет добавления запроса выражения, которые сродни SQL операторов, и может использоваться для удобного извлечения и обработки данных из массивы, перечислимый классы, XML документы, реляционные базы данных, и сторонние источники данных. Другие применения, которые используют выражения запросов в качестве общей основы для удобного составления произвольных вычислений, включают создание обработчиков событий.^[1] или же монадический парсеры.^[2] Он также определяет набор имен методов (называемых стандартные операторы запросов, или же стандартные операторы последовательности), а также правила преобразования, используемые компилятором для преобразования выражений синтаксиса запроса в выражения с использованием свободный стиль (Microsoft называет это синтаксисом метода) с этими именами методов, лямбда-выражения и анонимные типы. Многие концепции, представленные LINQ, изначально были протестированы в Microsoft Cω исследовательский проект.

Порты LINQ существуют для PHP (PHPLinq ), JavaScript (linq.js ), Машинопись (linq.ts ), и ActionScript (ActionLinq ), хотя ни один из них не является строго эквивалентным LINQ в языках C #, F # и VB.NET, вдохновленных .NET (где он является частью языка, а не внешней библиотекой, и где он часто отвечает более широкому кругу потребностей).^{[нужна цитата ]}

Архитектура LINQ в .NET Framework

Стандартный API оператора запроса

В дальнейшем описание операторов основано на применении работы с коллекциями. Многие операторы принимают в качестве аргументов другие функции. Эти функции могут быть предоставлены в форме именованного метода или анонимной функции.

Набор запроса операторы определенный LINQ предоставляется пользователю как стандартный оператор запроса (SQO) API. API поддерживает следующие операторы запросов:^[3]

Выбирать

Оператор Select выполняет проекция на коллекции, чтобы выбрать интересные аспекты элементов. Пользователь предоставляет произвольную функцию в форме именованного или лямбда-выражение, который проецирует элементы данных. Функция передается оператору как делегировать.

Где

Оператор Where позволяет определять набор правил предиката, которые оцениваются для каждого объекта в коллекции, в то время как объекты, не соответствующие правилу, отфильтровываются. Предикат передается оператору как делегат.

SelectMany

Для предоставленного пользователем отображения элементов коллекции в коллекции семантически выполняются два шага. Во-первых, каждый элемент сопоставляется с соответствующей коллекцией. Во-вторых, результат первого шага сглаживается на один уровень. Примечание: Select и Where реализованы с точки зрения SelectMany, если доступны одноэлементные и пустые коллекции. Упомянутые выше правила трансляции по-прежнему обязывают поставщика LINQ предоставлять два других оператора.

Сумма / Мин. / Макс. / Среднее

Эти операторы дополнительно принимают функцию, которая извлекает определенное числовое значение из каждого элемента в коллекции и использует его для нахождения суммы, минимального, максимального или среднего значений всех элементов в коллекции соответственно. Перегруженные версии не выполняют никаких функций и действуют так, как если бы идентификатор был задан как лямбда.

Совокупный

Обобщенная сумма / мин / макс. Этот оператор принимает функцию, которая определяет, как два значения объединяются для образования промежуточного или окончательного результата. При желании можно указать начальное значение, позволяющее выбрать произвольный тип результата агрегирования. Кроме того, может быть предоставлена ​​функция завершения, переводящая результат агрегирования в еще одно значение.

Присоединиться / Группа

Оператор соединения выполняет внутреннее соединение на двух коллекциях на основе совпадающих ключей для объектов в каждой коллекции. Он принимает две функции в качестве делегатов, по одной для каждой коллекции, которые он выполняет для каждого объекта в коллекции для извлечения ключа из объекта. Также требуется другой делегат, в котором пользователь указывает, какие элементы данных из двух совпадающих элементов следует использовать для создания результирующего объекта. Оператор GroupJoin выполняет присоединиться к группе. Как и оператор Select, результаты соединения представляют собой экземпляры другого класса со всеми членами данных обоих типов исходных объектов или их подмножеством.

Take / TakeWhile

Оператор Take выбирает первые n объектов из коллекции, а оператор TakeWhile, который принимает предикат, выбирает те объекты, которые соответствуют предикату (останавливаясь на первом объекте, который не соответствует ему).

Пропустить / Пропустить

Операторы Skip и SkipWhile являются дополнениями к Take и TakeWhile - они пропускают первые n объектов из коллекции или те объекты, которые соответствуют предикату (в случае SkipWhile).

OfType

Оператор OfType используется для выбора элементов определенного типа.

Concat

Оператор Concat соединяет две коллекции.

OrderBy / ThenBy

Оператор OrderBy используется для указания первичного порядка сортировки элементов в коллекции в соответствии с некоторым ключом. По умолчанию порядок сортировки - по возрастанию, чтобы изменить порядок, OrderByDescending должен использоваться оператор. Тогда по и ThenByDescending определяет последующий порядок элементов. Функция извлечения ключевого значения из объекта указывается пользователем в качестве делегата.

Обеспечить регресс

Оператор Reverse переворачивает коллекцию.

Группа по

Оператор GroupBy принимает функцию, которая извлекает значение ключа и возвращает коллекцию IGrouping <ключ, значения> объекты для каждого отдельного значения ключа. В IGrouping Затем объекты можно использовать для перечисления всех объектов для определенного значения ключа.

Отчетливый

Оператор Distinct удаляет повторяющиеся экземпляры объекта из коллекции. Перегрузка оператора принимает объект сравнения на равенство, который определяет критерии отличимости.

Союз / Пересечение / Исключение

Эти операторы используются для выполнения союз, пересечение и разница операции над двумя последовательностями соответственно. У каждого есть перегрузка, которая принимает объект сравнения равенства, который определяет критерии равенства элементов.

Последовательность: равно

Оператор SequenceEqual определяет, все ли элементы в двух коллекциях равны и находятся ли они в одном порядке.

First / FirstOrDefault / Last / LastOrDefault

Эти операторы принимают предикат. Оператор First возвращает первый элемент, для которого предикат дает значение true, или, если ничего не совпадает, выдает исключение. Оператор FirstOrDefault похож на оператор First, за исключением того, что он возвращает значение по умолчанию для типа элемента (обычно пустая ссылка) в случае, если ничто не соответствует предикату. Последний оператор извлекает последний элемент, соответствующий предикату, или выдает исключение, если ничего не найдено. LastOrDefault возвращает значение элемента по умолчанию, если ничего не совпадает.

Одинокий

Оператор Single принимает предикат и возвращает элемент, соответствующий этому предикату. Если ни один или несколько элементов не соответствуют предикату, генерируется исключение.

SingleOrDefault

Оператор SingleOrDefault принимает предикат и возвращает элемент, соответствующий предикату. Если предикату соответствует более одного элемента, генерируется исключение. Если ни один элемент не соответствует предикату, возвращается значение по умолчанию.

ElementAt

Оператор ElementAt извлекает элемент по заданному индексу в коллекции.

Любые / Все

Оператор Any проверяет, есть ли в коллекции какие-либо элементы, соответствующие предикату. Он не выбирает элемент, но возвращает истину, если соответствует хотя бы один элемент. Вызов any без предиката возвращает true, если коллекция не пуста. Оператор All возвращает истину, если все элементы соответствуют предикату.

Содержит

Оператор Contains проверяет, содержит ли коллекция данный элемент.

Считать

Оператор Count подсчитывает количество элементов в данной коллекции. Перегрузка, принимающая предикат, подсчитывает количество элементов, соответствующих предикату.

API стандартного оператора запроса также определяет определенные операторы, которые преобразуют коллекцию в другой тип:^[3]

• AsEnumerable: статически типизирует коллекцию как IEnumerable .^[4]
• AsQueryable: статически типизирует коллекцию как IQueryable .
• ToArray: создает массив Т [] из коллекции.
• ToList: создает Список из коллекции.
• ToDictionary: создает Словарь из коллекции, индексированной ключом K. Пользовательская функция проекции извлекает ключ из каждого элемента.
• ToLookup: создает Поиск из коллекции, индексированной ключом K. Пользовательская функция проекции извлекает ключ из каждого элемента.
• В ролях: преобразует не общий IEnumerable коллекция к одному из IEnumerable путем приведения каждого элемента к типу Т. Поочередно преобразует общий IEnumerable к другому родовому IEnumerable путем приведения каждого элемента из типа Т печатать р. Вызывает исключение в любом элементе, который нельзя привести к указанному типу.
• OfType: преобразует неуниверсальный IEnumerable коллекция к одному из IEnumerable . Поочередно преобразует общий IEnumerable к другому родовому IEnumerable пытаясь привести каждый элемент из типа Т печатать р. В обоих случаях включается только подмножество элементов, успешно приведенных к целевому типу. Никаких исключений не выбрасывается.

Расширения языка

Хотя LINQ в основном реализован как библиотека для .NET Framework 3.5 он также определяет дополнительные языковые расширения, которые делают запросы первоклассными языковая конструкция и предоставить синтаксический сахар для написания запросов. Эти языковые расширения изначально были реализованы в C # 3.0, VB 9.0, F #^[5] и Кислород, с другими языками, такими как Nemerle объявив предварительную поддержку. Расширения языка включают:^[6]

• Синтаксис запроса: язык может свободно выбирать синтаксис запроса, который он распознает изначально. Эти ключевые слова языка должны быть переведены компилятором в соответствующие вызовы методов LINQ.
• Неявно типизированные переменные: это усовершенствование позволяет объявлять переменные без указания их типов. Языки C # 3.0 и Oxygene объявляют их с вар ключевое слово. В VB9.0 Тусклый ключевое слово без объявления типа выполняет то же самое. Такие объекты до сих пор строго типизированный; для этих объектов компилятор определяет типы переменных через вывод типа, что позволяет указывать и определять результаты запросов без объявления типа промежуточных переменных.
• Анонимные типы: Анонимные типы позволяют компилятору выводить классы, содержащие только объявления членов данных. Это полезно для операторов Select и Join, типы результатов которых могут отличаться от типов исходных объектов. Компилятор использует вывод типа для определения полей, содержащихся в классах, и генерирует аксессоры и мутаторы для этих полей.
• Инициализатор объекта: Инициализаторы объекта позволяют создавать и инициализировать объект в одной области, как требуется для операторов Select и Join.
• Лямбда-выражения: Лямбда-выражения позволяют записывать предикаты и другие функции проекции в строку с кратким синтаксисом и поддерживают полное лексическое замыкание. Они фиксируются в параметрах как делегаты или деревья выражений в зависимости от поставщика запросов.

Например, в запросе на выбор всех объектов коллекции с SomeProperty менее 10,

вар полученные результаты =  из c в SomeCollection               куда c.SomeProperty < 10               Выбрать новый {c.SomeProperty, c.Другое};для каждого (вар результат в полученные результаты){        Консоль.WriteLine(результат);}

типы переменных результат, c и полученные результаты все они выводятся компилятором в соответствии с сигнатурами методов, которые в конечном итоге использовались. Основанием для выбора методов служит результат перевода без выражений запроса.

вар полученные результаты =     SomeCollection        .Где(c => c.SomeProperty < 10)        .Выбирать(c => новый {c.SomeProperty, c.Другое});полученные результаты.Для каждого(Икс => {Консоль.WriteLine(Икс.Нанизывать());})

Поставщики LINQ

Спецификация C # 3.0 определяет шаблон выражения запроса вместе с правилами преобразования из выражения LINQ в выражение в подмножестве C # 3.0 без выражений LINQ. Определенный таким образом перевод фактически не является типизированным, что, помимо того, что лямбда-выражения могут интерпретироваться либо как делегаты, либо как деревья выражений, обеспечивает большую степень гибкости для библиотек, желающих предоставлять части своего интерфейса как предложения выражения LINQ. Например, LINQ to Objects работает наIEnumerable s и с делегатами, тогда как LINQ to SQL использует деревья выражений.

Деревья выражений лежат в основе механизма расширяемости LINQ, с помощью которого LINQ можно адаптировать для многих источников данных. Деревья выражений передаются поставщикам LINQ, которые представляют собой зависящие от источника данных реализации, которые адаптируют запросы LINQ для использования с источником данных. Если они выберут это, поставщики LINQ проанализируют деревья выражений, содержащиеся в запросе, чтобы сгенерировать важные части, необходимые для выполнения запроса. Это могут быть фрагменты SQL или любое другое совершенно другое представление кода в виде данных, которыми можно манипулировать. LINQ поставляется с поставщиками LINQ для коллекций объектов в памяти, Microsoft SQL Server базы данных, ADO.NET наборы данных и XML-документы. Эти разные поставщики определяют разные варианты LINQ:

LINQ to Objects

Поставщик LINQ to Objects используется для коллекций в памяти с помощью локального механизма выполнения запросов LINQ. Код, сгенерированный этим поставщиком, относится к реализации стандартных операторов запросов, определенных в Последовательность шаблон и позволяет IEnumerable коллекции для локального запроса. Текущая реализация LINQ to Objects выполняет проверки реализации интерфейса, чтобы обеспечить быстрые тесты членства, подсчет и индексированные операции поиска, если они поддерживаются типом среды выполнения IEnumerable.^[7][8][9]

LINQ to XML (ранее назывался XLINQ)

Поставщик LINQ to XML преобразует XML-документ в коллекцию XElement объекты, которые затем запрашиваются с использованием локального механизма выполнения, который предоставляется как часть реализации стандартного оператора запроса.^[10]

LINQ to SQL (ранее назывался DLINQ)

Поставщик LINQ to SQL позволяет использовать LINQ для запроса Microsoft SQL Server базы данных, в том числе SQL Server Compact базы данных. Поскольку данные SQL Server могут находиться на удаленном сервере и поскольку SQL Server имеет собственный механизм запросов, LINQ to SQL не использует механизм запросов LINQ. Вместо этого он преобразует запрос LINQ в SQL запрос, который затем отправляется на SQL Server для обработки.^[11] Однако, поскольку SQL Server хранит данные как реляционные данные и LINQ работает с данными, инкапсулированными в объекты, два представления должны быть нанесенный на карту для другого. По этой причине LINQ to SQL также определяет структуру сопоставления. Сопоставление выполняется путем определения классов, которые соответствуют таблицам в базе данных и содержат все или подмножество столбцов в таблице в качестве элементов данных.^[12] Переписка, наряду с другими реляционная модель атрибуты, такие как первичные ключи, указаны с использованием LINQ to SQL-defined атрибуты. Например,

[Таблица (Name = "Клиенты")]общественный учебный класс Покупатель{     [Столбец (IsPrimaryKey = true)]     общественный int CustID;     [Столбец]     общественный нить CustName;}

Это определение класса сопоставляется с таблицей с именем Клиенты и два элемента данных соответствуют двум столбцам. Классы должны быть определены перед использованием LINQ to SQL. Visual Studio 2008 включает конструктор сопоставлений, который можно использовать для создания сопоставления между схемами данных в объекте, а также в реляционном домене. Он может автоматически создавать соответствующие классы из схема базы данных, а также позволяют редактировать вручную для создания другого представления, используя только подмножество таблиц или столбцов в таблице.^[12]

Отображение реализуется DataContext который принимает строку подключения к серверу и может использоваться для создания Таблица где T - тип, которому будет сопоставлена ​​таблица базы данных. В Таблица инкапсулирует данные в таблице и реализует IQueryable интерфейс, так что создается дерево выражения, которое обрабатывает поставщик LINQ to SQL. Он преобразует запрос в T-SQL и получает набор результатов с сервера базы данных. Поскольку обработка происходит на сервере базы данных, нельзя использовать локальные методы, которые не определены как часть лямбда-выражений, представляющих предикаты. Однако он может использовать хранимые процедуры на сервере. Любые изменения в наборе результатов отслеживаются и могут быть отправлены обратно на сервер базы данных.^[12]

LINQ to DataSets

Поскольку поставщик LINQ to SQL (см. Выше) работает только с Microsoft SQL Server баз данных, чтобы поддерживать любую универсальную базу данных, LINQ также включает LINQ to DataSets. Он использует ADO.NET для обработки связи с базой данных. Когда данные находятся в наборах данных ADO.NET, LINQ to DataSets выполняет запросы к этим наборам данных.^[13]

Спектакль

Непрофессиональные пользователи могут столкнуться с тонкостями в LINQ to Objects особенности и синтаксис. Наивные шаблоны реализации LINQ могут привести к катастрофическому снижению производительности.^[14][15]

LINQ to XML и LINQ to SQL производительность по сравнению с ADO.NET зависит от варианта использования.^[16][17]

PLINQ

Версия 4 платформы .NET включает PLINQ, или же Параллельный LINQ, а параллельно механизм выполнения для запросов LINQ. Он определяет ParallelQuery учебный класс. Любая реализация IEnumerable интерфейс может воспользоваться движком PLINQ, вызвав AsParallel (это IEnumerable ) метод расширения, определенный классом ParallelEnumerable в пространстве имен System.Linq платформы .NET.^[18] Механизм PLINQ может выполнять части запроса одновременно в нескольких потоках, обеспечивая более быстрые результаты.^[19]

Смотрите также

• Объектно-реляционное отображение (ORM)
• Несоответствие объектно-реляционного импеданса
• Понимание списка
• Ленивая оценка

Рекомендации

внешняя ссылка

• Официальный проект Microsoft LINQ
• LINQ to Objects для разработчика .NET
• Будущее LINQ to SQL
• Как это работает на C #? - Часть 3 (подробно о C # LINQ)