​Linq（Language Integrated Query，集成查询语言），顾名思义就是用来查询数据的一种语言（可以看作是一组功能、框架特性的集合）。在.NETFramework3.5（大概2007年）引入C#，用统一的C#语言快速查询各种数据，如数据库、XML文档、对象集合等等。Linq的诞生对 C# 编程领域产生了深远而持久的影响，改变了开发人员对查询的思考方式。

• 使用简单：统一语法（链式方法语法、类似SQL的查询语法），智能提示。
• 类型安全：编译时强类型检查，减少运行时错误。
• 延迟执行，查询本身只是构建了一个表达式，在真正使用的时候（foreach、ToList、查询数据库）才会执行。
• 支持多种数据源：内存中的集合，以及各种外部数据库。

Linq支持查询任何实现了IEnumerable<T>接口的集合类型，基本上所有集合数据都支持Linq查询。如下示例：大于 5 的偶数，并倒叙排列取前三名

//方法链语法
var query = arr.Where(n => n > 5 && n % 2 == 0).OrderByDescending(n => n).Take(3);

01、Linq 基础概括

1.1、Linq语法：链式方法、查询表达式

Linq 有两种语法风格，如下实例代码，一种是常规C#方法调用方式，另外一种是类似SQL的查询表达式。这两种语法其本质是一样的，编译后的中间语言（IL）是一样的，确实仅仅只是语法形式不同而已。

🔸链式方法：就是字面意思，函数式方法调用。这些方法都来自 IEnumerable 接口或 IQueryable 接口的扩展方法，这些方法提供了过滤、聚合、排序等多种查询功能。

🔸查询表达式：查询表达式由一组用类似于 SQL 的声明性语法所编写的子句组成。 每个子句依次包含一个或多个 C# 表达式，而这些表达式可能本身就是查询表达式，或者包含查询表达式。查询表达式必须以 from 子句开头，且必须以 select 或 group 子句结尾。

//方法链语法
var query = arr.Where(n => n > 5 && n % 2 == 0).OrderByDescending(n => n).Take(3);
//查询表达式语法，类似数据库SQL语言+C#的语法风格
var query2 = (from n in arr
				 where n > 5 && n % 2 == 0
                  orderby n descending
                  select n).Take(3);

📢 两种编写方式编译后生成的IL代码实际上是一样的，也可以混合使用，因此他们并没有性能差异。

查询表达式并不能实现获取前3个元素，此时就需要两者混合使用，

var query = from u in list
    where u.Age>14
    group u by u.Address into gu
    orderby gu.Count() descending
    select (gu.Key,gu.Count());
query = query.Take(3);

1.2、Linq执行：本地查询、解释型查询

LINQ 提供了两种用途的架构：针对本地（内存）对象的本地查询，以及针对远程数据源（数据库）的解释性查询。两者的语法形式基本一样，都支持链式方法、查询表达式。

🔸本地查询：实现了针对IEnumerable的内存集合（数组、List）的查询，其Linq的扩展方法都在 System.Linq.Enumerable 类中。查询只是构建了一个可枚举的迭代装饰器序列，延迟在使用（消费）数据时执行。

🔸解释查询：解释查询是描述性的，实现了针对IQueryable（Table、DbSet）的远程数据查询，对应扩展方法都在 System.Linq.Queryable 类中。他们在运行时生成表达式树，并进行解释为SQL语句，在数据库中执行该SQL语句并获取数据。

IQueryable 继承自 IEnumerable，因此解释查询可以转换为本地查询，query.AsEnumerable()，不过需谨慎使用，会将数据库的相应数据都加载到内存中。

public interface IQueryable<out T> : IEnumerable<T>, IEnumerable, IQueryable
{
}

📢表达式树是一个微型的代码DOM结构，树中的节点是Expression类型的节点，涵盖各种语法形式，如参数、变量、常量、赋值、比较、循环等等。表达式树可以转换（Compile）为委托，反之则不能。

1.3、延迟执行的注意事项

延迟执行是指查询代码不会立刻执行，而是在正真取数的时候才会执行。他是Linq最主要的特点，是优点，也不全是，有些需要注意的地方。

• 并不是所有的Linq方法都是延迟的，如：First()、Last()、ToArray()、ToList()，及Count、Max等聚合计算方法会立即执行。
• 如果数据源变了，结果也会变化。

List<int> list = [2,3,9,4,5];
var query = list.Where(s=>s>5);
Console.WriteLine(query.Sum()); //9
list.Add(6);
Console.WriteLine(query.Sum()); //15

• 重复取数时，查询也会重复执行，可能会浪费性能，特别是复杂、耗时的查询。避免的方式就是query.ToList() 一次性立即获取数据。
• Lambda变量捕获，变量的值在真正执行查询的时候才会获取，这是方法闭包的特点。

List<int> list = [2,3,9,4,5];
int n = 5;
var query = list.Where(s=>s>n);
n = 4;
Console.WriteLine(query.Sum()); //14 //使用的n=4

1.4、迭代装饰器序列

为了支持延迟执行，Linq内部封装了很多迭代装饰器，偷偷看了下源码，如 WhereIterator、SelectEnumerableIterator、ReverseIterator、UnionIterator 等，都是Linq内部的迭代装饰器。迭代装饰器会保留输入序列的引用及其他相关参数，仅当枚举结果时才会执行。

迭代序列装饰器本身继承自IEnumerable，因此就支持装饰器之间的嵌套。下面为迭代装饰器序列基类的源码 Iterator.cs。

internal abstract class Iterator<TSource> : IEnumerable<TSource>, IEnumerator<TSource>
 {
    private readonly int _threadId;
    internal int _state;
    internal TSource _current = default!;
}

2、Enumerable扩展方法汇总⭐

内存集合的Linq扩展方法，基本都来自Enumerable类，参考官方 Enumerable 类。用于数据库的解释性查询方法在 System.Linq.Queryable 类中，方法和 Enumerable 基本上都是对应的。基本上所有的Linq方法都在这里汇总：

2.1、示例：构建动态查询

根据用户输入条件，构建动态查询条件，使用 Skip 和 Take 实现分页。

var query = list.AsEnumerable();
if (!string.IsNullOrWhiteSpace(name))
    query = query.Where(s => s.Name.Contains(name, StringComparison.OrdinalIgnoreCase));
if (age.HasValue)
    query = query.Where(s => s.Age == age);
if (!string.IsNullOrWhiteSpace(address))
    query = query.Where(s => s.Address.Contains(address));
//使用 Skip 和 Take 实现分页
query = query
    .Skip((pageNumber - 1) * pageSize)
    .Take(pageSize);
//执行查询，获取结果
var result = query.ToArray();

2.2、自定义扩展

本地查询扩展是很容易的，基于IEnumerable<T>实现扩展方法即可。IQueryable扩展则要考虑数据库的支持和映射，一般无需自定义扩展。

//交替获取元素集合
public static IEnumerable<T> AlternateElements<T>(this IEnumerable<T> source)
{
    int index = 0;
    foreach (T element in source)
    {
        if (index % 2 == 0)
        {
            yield return element;
        }

        index++;
    }
}

//使用
var query = list.AlternateElements();

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