LINQ & Streams. Arthur Zaczek

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1 LINQ & Streams Arthur Zaczek Apr 2015

2 1 C# LINQ 1.1 LINQ Language Integrated Query Abfragen gegen beliebige Datenquellen möglich Listen von Objekten Datenbanken (Linq2SQL, Entity Framework, nhibernate) XML LDAP Amazon Sofern es einen LINQ Provider gibt 1.2 Vorteile LINQ bietet eine einfache Möglichkeit für das Abfragen von Daten aller Art. Aufgrund der Integration in die Programmiersprache können syntaktische sowie semantische Fehler in LINQ Statements bereits beim Kompilieren entdeckt werden. Aus selbigem Grund kann die Entwicklungsumgebung Microsoft Visual Studio unterstützende Features wie IntelliSense oder Debugging für das Verfassen und Bearbeiten von LINQ Abfragen anbieten. 1.3 Vorteile LINQ schließt die Lücke zwischen objekt-orientierter Programmierung und relationalen Daten. Code wird leserlicher Schleifen entfallen Es wird ausgedrückt, was man haben möchte myarray.count(i => i > 10) 1.4 Provider Um eine Quelle abfragen zu können, wird ein LINQ Provider benötigt 1.5 LINQ to Objects bezeichnet einen LINQ Provider, der es ermöglicht, Daten aus jedem Objekt zu verarbeiten, welches die Schnittstelle IEnumerable implementiert. Um durch LINQ to Objects verarbeitet werden zu können, müssen sich Daten zum Abfragezeitpunkt bereits in Objekten befinden. 1.6 LINQ to XML ermöglicht es, mit Hilfe von LINQ auf Daten aus XML-Dateien zuzugreifen. Dieser LINQ Provider enthält neben den Standardabfrageoperatoren noch weitere Methoden, die speziell für das Arbeiten mit dem XML-Standard ausgelegt sind. 1

3 1.7 LINQ to SQL erlaubt es, LINQ Statements auf MS-SQL Datenbanksysteme anzuwenden. Dieser Provider unterscheidet sich von den beiden zuvor erwähnten dadurch, dass er die Schnittstelle IQueryable implementiert. 1.8 Syntax Query Syntax int[] array = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3 }; var r = from i in array where (i == 1) (i > 4) orderby i descending select i; 1.9 Query Syntax Eine Abfrage, die jene Zahlen aus dem Array selektiert, deren Wert entweder 1 oder größer als 4 ist. Zusätzlich sollen die Zahlen absteigend nach ihrem Wert sortiert werden. Die Schlüsselwörter entsprechen teilweise dem ANSI SQL-92 Standard. Unterschied ist, dass select und from vertauscht sind 1.10 Query Syntax Die Query Syntax beginnt mit der Angabe der Datenquelle, welche stets mit dem Schlüsselwort from eingeleitet wird. Der Ausdruck i dient im LINQ Statement als Referenz für alle Einträge dieser Quelle Der Angabe der Quelle können Filter folgen, um die Resultate des LINQ Statements einzuschränken. Werden mehrere Filter verwendet, so werden diese durch boolesche Operatoren miteinander verknüpft. Um einen Filter zu formulieren, werden die Ausdrücke verwendet, die bei der Angabe der Quelle definiert wurden Query Syntax Ist eine Sortierung der zurückgegebenen Elemente gewünscht, so kann eine optionale Klausel mit dem Schlüsselwort orderby angegeben werden. Danach folgt mindestens ein Sortierkriterium sowie die Angabe ob aufsteigend (ascending) oder absteigend (descending) sortiert werden soll 1.12 Query Syntax Den Abschluss eines LINQ Statements in der Query Syntax bildet die Angabe der gewünschten Rückgabewerte. Im Beispiel werden die Werte aus der Datenquelle unverändert zurückgegeben, wenn sie den angegebenen Filtern entsprechen. Es ist auch möglich, eine so genannte Projektion durchzuführen. Darunter wird eine gezielte Manipulation der Rückgabewerte verstanden, wobei die Werte der Quell-Sequenz beliebig verändert und neu zusammengestellt werden können 2

4 1.13 Syntax Method Syntax int[] array = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3 }; var r = array.where<int>(i => (i == 1) (i > 4)).OrderByDescending(i => i); 1.14 Method Syntax Ausgehend vom ursprünglichen Array in der Variable array, wird durch die Aufrufe der Funktionen Where() und OrderByDescending() dasselbe Ergebnis in die Variable r gespeichert, wie es in dem Query Syntax Beispiel der Fall wäre. Da keine Projektion verwendet wird, kann auf die Übersetzung des Schlüsselworts select verzichtet werden Method Syntax Der Kompiler übersetzt beim Erstellen des.net Assemblies sämtliche in Query Syntax verfassten LINQ Statements in die Method Syntax. Erst diese wird schließlich in ausführbaren Code umwandelt 1.16 Query vs. Method? Die Query Syntax von C# unterstützt nicht alle Standardabfrageoperatoren. Unter anderem sind Aufrufe der Operatoren Count(), Max() oder Min(), zum Feststellen der Anzahl der Elemente, der Maxima oder Minima, nicht möglich. Nicht alle Kombinationen aus Methoden- und Funktionsaufrufen der Method Syntax können in die Query Syntax übersetzt werden 1.17 Query vs. Method? Es können innerhalb desselben LINQ Statements sowohl Method als auch Query Syntax verwendet werden. Dies erlaubt, die in der Query Syntax fehlenden Operatoren zu verwenden, ohne ein Statement vollständig in der Method Syntax verfassen zu müssen Implicitly Typed Local Variables Da C# eine streng typisierte Programmiersprache ist, muss jede verwendete Variable einen definierten Typ besitzen. Vor allem beim Arbeiten mit LINQ kann es auch passieren, dass ein verwendeter Typ gar keinen definierten Namen besitzt (Anonyme Typen) In beiden Fällen eignet sich die Verwendung des Schlüsselwortes var anstelle der Angabe des zu deklarierenden Variablentyps 3

5 1.19 Implicitly Typed Local Variables var intlist = new List<int>(); Beim Kompilieren wird das Schlüsselwort var durch den entsprechenden Typ ersetzt, der eindeutig aus der Instanziierung hervorgehen muss. Wird der Variable nicht sofort bei der Definition ein Wert oder eine Referenz zugewiesen, so resultiert dies in einem Kompilierungsfehler Wird manchmal auch als Duck Typing bezeichnet When I see a bird that walks like a duck and swims like a duck and quacks like a duck, I call that bird a duck. [James Whitcomb Riley] 1.20 Anonyme Typen Anonyme Typen sind Sprachkonstrukte, welche es erlauben, einfache Klassen durch den Kompiler erstellen zu lassen. Diese besitzen keinen eigenen Namen, weshalb bei der Definition stets das Schlüsselwort var zu verwenden ist 1.21 Anonyme Typen static void Main() { var student = new { LName = "Jones", FName = "Mary", Age = 19, Major = "History" }; } Console.WriteLine("{0} {1}, Age {2}, Major: {3}", student.fname, student.lname, student.age, student.major); 1.22 Anonyme Typen Der Variablen student werden Daten in Form eines Anonymen Typen zugewiesen. Sie enthält vier Felder, deren Namen aus der Zuweisung entnommen werden LName, FName, Age Major 1.23 Anonyme Typen Mit den Werten dieser Felder kann beliebig gearbeitet werden. Zu beachten ist jedoch, dass Anonyme Typen nur in Verbindung mit lokalen Variablen verwendet werden können, nicht jedoch mit Properties oder als Parameter von Methoden oder Funktionen 4

6 1.24 Anonyme Typen und LINQ Für LINQ sind Anonyme Typen vor allem bei der Projektion interessant List<Customer> listofcustomers = new List<Customer> { { Id = 1, Name = "Dave", City = "Sarasota" }, { Id = 2, Name = "John", City = "Tampa" }, { Id = 3, Name = "Abe", City = "Miami" } }; var query = from c in listofcustomers select new { c.name, c.city }; 1.25 Anonyme Typen und LINQ Dieses Vorgehen wird als Projektion bezeichnet. Das LINQ Statement ist so formuliert worden, dass für die Rückgabewerte ein Anonymer Typ erstellt wird. Dieser enthält lediglich einen Auszug aus den Informationen, die zu jedem Eintrag in der ursprünglichen Datenquelle vorhanden sind, nämlich Name und City 1.26 Delegaten & Anonyme Funktionen Als Delegaten werden im.net Framework Objekte bezeichnet, die Informationen über einen Methodenaufruf beinhalten. Delegaten sind dabei in gewisser Weise die Weiterentwicklung von Funktionszeigern der Programmiersprache C und stellen eine Form von Callback-Routinen dar. Im Gegensatz zu letzteren, wird in einem Delegaten jedoch nicht nur die Adresse einer aufzurufenden Methode festgehalten, sondern auch die Parametertypen und der Typ des Rückgabewertes 1.27 Delegaten & Anonyme Funktionen public delegate int BinaryOp(int x, int y); public static int Add(int x, int y) { return x + y; } public static int Subtract(int x, int y) { return x - y; } static void Main(string[] args) { BinaryOp b = new BinaryOp(Add); Console.WriteLine(b(10, 10)); } 1.28 Anonyme Funktionen Anonyme Funktionen bilden ein Sprachkonstrukt, welches dem der Anonymen Typen ähnelt. Sie ermöglichen es, einem Delegaten eine Funktion zuzuweisen, die nicht eigenständig implementiert ist. BinaryOp b = delegate(int x, int y) { return x + y; }; 5

7 1.29 Lambda Expression Eine besondere Form einer Anonymen Funktion stellt die Lambda Expression dar Es sich um eine Erweiterung der Programmiersprache C# 3.0, welche das Erstellen von Delegaten und Anonymen Methoden erleichtert 1.30 Lambda Expression Func<Person, bool> filter = delegate(person p) { return p.id == 1; }; var query = people.where<person>(filter).select(p => new { p.firstname, p.lastname } ); 1.31 Lambda Expression Der Filter kann auch in Form einer Lambda Expression angegeben werden: Func<Person, bool> filter = p => p.id == 1; var query = people.where<person>(filter).select(p => new { p.firstname, p.lastname } ); 1.32 Lambda Expression Oder direkt: var query = people.where<person>(p => p.id == 1).Select(p => new { p.firstname, p.lastname } ); 1.33 Abfrageoperatoren Einschränkungsoperator Where Korrelationsoperatoren Join GroupJoin Gruppierungsoperator GroupBy 6

8 1.34 Abfrageoperatoren Sortierungsoperatoren OrderBy OrderByDescending ThenBy Reverse Projektion Select SelectMany 1.35 Abfrageoperatoren Elementoperatoren DefaultIfEmpty ElementAt First, Last, Single FirstOrDefault, LastOrDefault, SingleOrDefault Partitionierungsoperatoren Skip SkipWhile Take TakeWhile 1.36 Abfrageoperatoren Verkettung, Zusammenfügung & Beschränkung Concat Union Distinct Except Intersect Aggregationsoperatoren Avarage Count Min, Max Sum 1.37 Abfrageoperatoren Umwandlungsoperatoren AsEnumerable, AsQueryable Cast OfType ToArray ToDictionary ToList ToLookup 7

9 2 Java Streams 2.1 Lambda Seit Java 8 gibt es Lambda Ausdrücke (int x, int y) -> { return x + y} (x, y) -> x + y 2.2 Interfaces Im Prinzip kann jede anonyme Implementierung eines Interfaces, dass nur eine Methode enthält mittels Lambda implementiert werden btn.setonaction(new EventHandler<ActionEvent>() public void handle(actionevent event) { System.out.println("Hello World!"); } }); btn.setonaction( event -> System.out.println("Hello World!") ); Streams List<Integer> transactionsids = transactions.parallelstream().filter(t -> t.gettype() == Transaction.GROCERY).sorted(comparing(Transaction::getValue).reversed()).map(Transaction::getId).collect(toList()); 8