【原文地址】New "Orcas" Language Feature: Query Syntax
【原文發(fā)表日期】 Saturday, April 21, 2007 2:12

上個(gè)月我開(kāi)始了一個(gè)貼子系列，討論作為Visual Studio和.NET框架Orcas版本一部分發(fā)布的一些新的VB和C#語(yǔ)言特性。下面是該系列的前三篇貼子的鏈接：

• 自動(dòng)屬性，對(duì)象初始化器，和集合初始化器
• 擴(kuò)展方法
• Lambda表達(dá)式

今天的貼子要討論另一個(gè)基礎(chǔ)性的新語(yǔ)言特性：查詢句法(Query Syntax)。

什么是查詢句法(Query Syntax)？

查詢句法是使用標(biāo)準(zhǔn)的LINQ查詢運(yùn)算符來(lái)表達(dá)查詢時(shí)一個(gè)方便的聲明式簡(jiǎn)化寫法。該句法能在代碼里表達(dá)查詢時(shí)增進(jìn)可讀性和簡(jiǎn)潔性，讀起來(lái)容易，也容易讓人寫對(duì)。Visual Studio 對(duì)查詢句法提供了完整的intellisense和編譯時(shí)檢查支持。

在底下，C#和VB編譯器則把查詢句法的表達(dá)式翻譯成明確的方法調(diào)用代碼，這樣的代碼利用了Orcas中的新的擴(kuò)展方法和Lambda表達(dá)式語(yǔ)言特性。

查詢句法的例子：

在我以前的語(yǔ)言系列貼子里，我示范了你可以象下面這樣聲明一個(gè)Person類：

然后我們可以使用下面這樣的代碼，用一些個(gè)人信息來(lái)生成一個(gè)ListPerson>集合實(shí)例，然后使用查詢句法來(lái)對(duì)該集合做一個(gè)LINQ查詢，只取出那些姓（last name）的首字母為G的人，按名字（first name）來(lái)排序（升序）：

上面查詢句法的表達(dá)式在語(yǔ)意上與下面明確使用LINQ擴(kuò)展方法和Lambda表達(dá)式的代碼是等同的：

使用查詢句法方法的好處是，結(jié)果會(huì)是稍微容易讀寫些，這在表達(dá)式變得更繁復(fù)時(shí)尤其如此。

查詢句法 - 理解from和select子句：

在C#中，每個(gè)查詢表達(dá)式的句法從from子句開(kāi)始，以select或group子句結(jié)束。from子句表示你要查詢什么數(shù)據(jù)。select子句則表示你要返回什么數(shù)據(jù)，且應(yīng)該以什么構(gòu)形返回。

譬如，讓我們?cè)賮?lái)看一下我們對(duì)ListPerson>集合的查詢：

在上面的代碼片段里，"from p in people"表示了我要對(duì)"people" 這個(gè)集合做一個(gè)LINQ查詢，我將用參數(shù)"p"代表我正查詢的輸入序列的每個(gè)項(xiàng)。我們將參數(shù)命名為"p" 這個(gè)事實(shí)是無(wú)關(guān)緊要的，我完全可以很容易地將其命名為"o", "x", "person"或我想要的任何名字。

在上面的代碼片段里，語(yǔ)句結(jié)尾的"select p"子句表示，作為查詢的結(jié)果，我要返回一個(gè)Person對(duì)象的IEnumerable序列。這是因?yàn)?people"集合包含了Person類型的對(duì)象，而參數(shù)p則代表了輸入序列中的Person對(duì)象。因此，該查詢句法表達(dá)式的結(jié)果數(shù)據(jù)類型是IEnumerablePerson>。

假如不是返回Person對(duì)象，我想返回該集合中的人的名字，我可以把查詢改寫成這樣：

注意上面我不再說(shuō)"select p"，而是說(shuō)"select p.FirstName"。這表示我不想返回一串Person對(duì)象，而是想返回一串字符串，由Person對(duì)象的FirstName屬性（該屬性是個(gè)字符串）填充而來(lái)。 因此，該查詢句法表達(dá)式的結(jié)果類型是 IEnumerablestring>。

針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢句法的例子

LINQ的妙處在于，我可以針對(duì)任何數(shù)據(jù)類型使用完全一樣的查詢句法。譬如，我可以使用Orcas提供的新LINQ到SQL對(duì)象關(guān)系映射器支持，對(duì)SQL服務(wù)器的Northwind數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行建模，生成下面這些類（請(qǐng)觀看我這里的錄像來(lái)學(xué)習(xí)該如何實(shí)現(xiàn)）：

在上面定義好類模型之后（以及它與數(shù)據(jù)庫(kù)間的映射關(guān)系），然后我就可以寫個(gè)查詢句法的表達(dá)式取出那些單價(jià)大于99元的產(chǎn)品：

在上面的代碼片段里，我表示我要對(duì)NorthwindDataContext類的Products表進(jìn)行一個(gè)LINQ查詢，NorthwindDataContext類是由Visual Studio orcas的ORM設(shè)計(jì)器生成的。"select p"表示我要返回匹配我的查詢的一串Product對(duì)象，因此，該查詢句法表達(dá)式的結(jié)果數(shù)據(jù)類型是IEnumerableProduct>。

就象前面ListPerson>查詢句法的例子一樣，C# 編譯器會(huì)把我們的聲明式查詢句法翻譯成明確的擴(kuò)展方法調(diào)用（使用Lambda表達(dá)式作為參數(shù)）。在上面的LINQ到SQL的例子的情形下，這些Lambda表達(dá)式會(huì)被轉(zhuǎn)化成SQL命令，然后在SQL服務(wù)器上做運(yùn)算（這樣，只有那些匹配查詢條件的Product記錄行會(huì)返回到我們的應(yīng)用中）。促成這個(gè)Lambda->SQL 轉(zhuǎn)化的機(jī)制的細(xì)節(jié)可見(jiàn)于我的Lambda表達(dá)式博客貼子的"Lambda表達(dá)式樹"部分。

查詢句法 - 理解where和orderby子句：

在一個(gè)查詢句法表達(dá)式開(kāi)頭的"from" 子句和結(jié)尾的"select"子句之間，你可以使用最常見(jiàn)的LINQ查詢運(yùn)算符來(lái)過(guò)濾和轉(zhuǎn)換你在查詢的數(shù)據(jù)。兩個(gè)最常用的子句是"where"和"orderby"。這兩個(gè)子句處理對(duì)結(jié)果集的過(guò)濾和排序。

譬如，要從Northwind數(shù)據(jù)庫(kù)里返回按字母降序排列的分類名稱列表，過(guò)濾條件是只包括那些含有5個(gè)以上產(chǎn)品的分類，我們可以編寫下面這樣的查詢句法來(lái)用LINQ到SQL對(duì)我們的數(shù)據(jù)庫(kù)做查詢：

在上面的表達(dá)式里，我們加了 "where c.Products.Count > 5" 子句來(lái)表示我們只要那些含有5個(gè)以上產(chǎn)品的分類。這利用了數(shù)據(jù)庫(kù)中產(chǎn)品和分類間的LINQ到SQL的ORM映射的關(guān)聯(lián)。在上面的表達(dá)式中，我也加了"order by c.CategoryName descending"子句來(lái)表示我要將結(jié)果集按名稱降序排列。

LINQ到SQL然后就會(huì)在使用這個(gè)表達(dá)式查詢數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，生成下列SQL：

Select [t0].[CategoryName] FROM [dbo].[Categories] AS [t0]
Where ((
    Select COUNT(*)
    FROM [dbo].[Products] AS [t1]
    Where [t1].[CategoryID] = [t0].[CategoryID]
)) > 5
ORDER BY [t0].[CategoryName] DESC

注意，LINQ到SQL很聰明，只返回了我們所需的單個(gè)字段（分類名稱), 而且它是在數(shù)據(jù)庫(kù)層做了所有的過(guò)濾和排序，使得該查詢效率非常高。

查詢句法 - 用投影(Projection)來(lái)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

先前我指出的一個(gè)要點(diǎn)是，"select" 子句表示了你要返回的數(shù)據(jù)，以及這個(gè)數(shù)據(jù)的構(gòu)形是什么。

譬如，假如你有個(gè)象下面這樣的"select p" 子句，這里p的類型是Person，然后，它就會(huì)返回一串Person對(duì)象：

LINQ和查詢句法提供的一個(gè)非常強(qiáng)大的功能是允許你定義跟被查詢的數(shù)據(jù)分開(kāi)的新的類型，然后用新的類型來(lái)控制查詢返回的數(shù)據(jù)的形狀和結(jié)構(gòu)。

譬如，假設(shè)我們定義了一個(gè)新的AlternatePerson類，內(nèi)含一個(gè)FullName屬性，而不是我們?cè)鹊腜erson類內(nèi)的分開(kāi)的FirstName和LastName屬性：

然后我就可以使用下面的LINQ查詢句法來(lái)查詢我原先的ListPerson>集合，用下面的查詢句法將結(jié)果轉(zhuǎn)換成一串AlternatePerson對(duì)象：

注意看，我們是如何在上面的表達(dá)式里的"select"子句里，使用我的語(yǔ)言系列的第一個(gè)貼子里討論過(guò)的新的對(duì)象初始化器句法來(lái)創(chuàng)建新的AlternatePerson實(shí)例，同時(shí)設(shè)置它的屬性的。也注意我是如何連接我們?cè)萈erson類的FirstName和LastName屬性，然后將其賦值給FullName屬性的。

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)使用查詢句法投影

這個(gè)投影特性在操作從象數(shù)據(jù)庫(kù)這樣一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)提供器那里取回的數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)變得難以置信地有用，因?yàn)樗峁┙o我們一個(gè)優(yōu)雅的方式，來(lái)表示我們的ORM應(yīng)該從數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際取回哪些數(shù)據(jù)字段。

譬如，假設(shè)我用了LINQ到SQL的ORM提供器對(duì)Northwind數(shù)據(jù)庫(kù)建模，生成下面這些類：

通過(guò)編寫下面這個(gè)LINQ查詢，我告訴LINQ到SQL我要返回一串Product對(duì)象：

填充Product類所需的所有字段都將作為上面查詢的一部分從數(shù)據(jù)庫(kù)中返回，由LINQ到SQL orM執(zhí)行的raw SQL看上去象下面這樣：

Select [t0].[ProductID], [t0].[ProductName], [t0].[SupplierID], [t0].[CategoryID],
              [t0].[QuantityPerUnit], [t0].[UnitPrice], [t0].[UnitsInStock],
              [t0].[UnitsOnOrder], [t0].[ReorderLevel], [t0].[Discontinued]
FROM [dbo].[Products] AS [t0]
Where [t0].[UnitPrice] > 99

在一些場(chǎng)景下，我不需要也不用所有這些字段，我可以定義一個(gè)下面這樣的新的MyProduct類，只擁有Product類具有的部分屬性，以及一個(gè)Product類并不具有的額外屬性，TotalRevenue （注： 對(duì)那些不熟悉C#的，Decimal?句法表示我們的UnitPrice屬性是個(gè)nullable值）：

然后我就可以使用下面這個(gè)查詢，使用查詢句法的投影功能來(lái)構(gòu)造我要從數(shù)據(jù)庫(kù)返回的數(shù)據(jù)的形狀：

這表明，不是返回一串Product對(duì)象，我要MyProduct對(duì)象，我只要其中三個(gè)屬性被賦值，LINQ到SQL就會(huì)很聰明地調(diào)整要執(zhí)行的raw SQL語(yǔ)句，從數(shù)據(jù)庫(kù)只返回那三個(gè)需要的產(chǎn)品字段：

Select [t0].[ProductID], [t0].[ProductName], [t0].[UnitPrice]
FROM [dbo].[Products] AS [t0]
Where [t0].[UnitPrice] > 99

為炫耀起見(jiàn)，我也可以填充MyProduct類的第四個(gè)屬性，即TotalRevenue屬性。我要這個(gè)值等于我們產(chǎn)品目前的銷售額的總量。這個(gè)值在Northwind數(shù)據(jù)庫(kù)中并沒(méi)有作為一個(gè)預(yù)先算好的字段而存在。而是，你需要在Products表和Order Details表間做一個(gè)關(guān)聯(lián)，然后計(jì)算出一個(gè)給定產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的所有的Order Detail 行的總量。

非常酷的是，我可以在Product類的OrderDetails關(guān)聯(lián)上使用LINQ的 Sum 這個(gè)擴(kuò)展方法，編寫一個(gè)作為我的查詢句法投影一部分的乘法Lambda表達(dá)式，來(lái)計(jì)算這個(gè)值：

LINQ到SQL就會(huì)非常聰明地使用下面這個(gè)SQL在SQL數(shù)據(jù)庫(kù)里做運(yùn)算：

Select [t0].[ProductID], [t0].[ProductName], [t0].[UnitPrice], (
        Select SUM([t2].[value])
        FROM (
                 Select [t1].[UnitPrice] * (CONVERT(Decimal(29,4),[t1].[Quantity])) AS [value], [t1].[ProductID]
                 FROM [dbo].[Order Details] AS [t1]
                 ) AS [t2]
        Where [t2].[ProductID] = [t0].[ProductID]
        ) AS [value]
FROM [dbo].[Products] AS [t0]
Where [t0].[UnitPrice] > 99

查詢句法 - 理解延遲執(zhí)行(Deferred Execution)和使用ToList() 和ToArray()

在默認(rèn)情形下，查詢句法表達(dá)式的結(jié)果的類型是IEnumerableT>。在上面的例子里，你會(huì)注意到所有的查詢句法賦值是給IEnumerableProduct>, IEnumerablestring>, IEnumerablePerson>, IEnumerableAlternatePerson>, 和 IEnumerableMyProduct> 變量的。

IEnumerableT>接口的一個(gè)很好的特征是，實(shí)現(xiàn)它們的對(duì)象可以把實(shí)際的查詢運(yùn)算延遲到開(kāi)發(fā)人員第一次試圖對(duì)返回值進(jìn)行迭代(這是通過(guò)使用最早在VS 2005中C# 2.0 中引進(jìn)的yield構(gòu)造來(lái)達(dá)成的)時(shí)才進(jìn)行。LINQ和查詢句法表達(dá)式利用了這個(gè)特性，將查詢的實(shí)際運(yùn)算延遲到了你第一次對(duì)返回值進(jìn)行循環(huán)時(shí)才進(jìn)行。假如你對(duì)IEnumerableT>的結(jié)果從不進(jìn)行迭代的話，那么查詢根本就不會(huì)執(zhí)行。

譬如，考慮下面這個(gè)LINQ到SQL的例子：

不是在查詢句法表達(dá)式聲明的時(shí)候，而是在我們第一次試圖對(duì)結(jié)果進(jìn)行循環(huán)（上面紅箭頭標(biāo)志的地方），才會(huì)去訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)以及取出填充Category對(duì)象所需的值。

這個(gè)延遲運(yùn)算的行為結(jié)果變得非常有用，因?yàn)樗俪闪艘恍┌讯鄠€(gè)LINQ查詢和表達(dá)式鏈在一起的強(qiáng)有力的組合場(chǎng)景。譬如，我們可以把一個(gè)表達(dá)式的結(jié)果喂給另一個(gè)表達(dá)式，然后通過(guò)延遲運(yùn)算，允許象LINQ 到SQL這樣的ORM根據(jù)整個(gè)表達(dá)式樹來(lái)優(yōu)化raw SQL。我將在以后的一個(gè)博客貼子里對(duì)這樣的場(chǎng)景做示范說(shuō)明。

如何立刻對(duì)查詢句法表達(dá)式做運(yùn)算

如果你不要延遲查詢運(yùn)算，而是要對(duì)它們立刻就執(zhí)行運(yùn)算，你可以使用內(nèi)置的ToList() 和ToArray() 運(yùn)算符來(lái)返回一個(gè)包括了結(jié)果集的ListT>或者數(shù)組。

譬如，要返回一個(gè)基于范型的 ListT> 集合的話：

要返回一個(gè)數(shù)組的話：

在上面兩種情形下，會(huì)立刻訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，填充Category對(duì)象。

結(jié)語(yǔ)

查詢句法在使用標(biāo)準(zhǔn)的LINQ查詢運(yùn)算符來(lái)表達(dá)查詢時(shí)，提供了非常方便的聲明式簡(jiǎn)化寫法。它提供的句法可讀性非常高，可以針對(duì)任何類型的數(shù)據(jù)（內(nèi)存中的集合，數(shù)組，XML內(nèi)容，以及象數(shù)據(jù)庫(kù)這樣的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)提供器，web服務(wù)等等）進(jìn)行查詢。一旦你熟悉這個(gè)句法后，你可以在任何地方應(yīng)用這個(gè)知識(shí)。

在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我將結(jié)束本語(yǔ)言系列的最后一部分，該部分將討論新的匿名類型特性。然后我將轉(zhuǎn)而討論在實(shí)際應(yīng)用中使用所有這些語(yǔ)言特性的一些非常實(shí)用的例子（特別是針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和XML文件使用LINQ的例子）。

希望本文對(duì)你有所幫助，

Scott