java的LINQ :Linq4j简明介绍

开发JAVA一段时间，面临的一大问题就是集合操作，习惯了LINQ的简洁语法，对JAVA的集合操作实在是无甚好感，只能通过C系的循环实现筛选等操作，由于没有延迟执行特性，内存占用实在不敢恭维。因此便在网上找到了linq4j, 一个针对JAVA的linq移植版本。下面的文章，就会对这一工具进行简要的介绍。

一. 安装

该项目的Github地址是：https://github.com/julianhyde/linq4j. 显然是一个个人项目，向作者致敬。

它并没有部署在标准的maven库里，因此需要手动编译生成。使用标准命令行:

 git clone git://github.com/julianhyde/linq4j.git linq4j    #git克隆到linq4j目录下

     mvn compile  #编译

     mvn test #测试

     mvn jar:jar  #生成jar包

使用了maven以后，工作效率大大提升，.当然NET下也有类似的工具nuget.

二. Linq4j的扩展功能

由于JAVA目前还没有匿名函数和扩展函数，而且内置的标准迭代器接口Iterator功能偏弱。 因此Linq4j增加了一个一系列泛型接口和函数：

1.  新迭代器接口： Enumerable<T>，它扩展了Iterator的功能

2.  一组类似“委托”性质的函数：

（1）返回R的泛型委托：public interface Function<R> {}

（2）接收T, 返回R的泛型委托：public interface Function1<T,R> {}

(3)  接收T1，T2， 返回R的泛型委托，定义如下：

/**
 * Function with two parameters.
 *
 * @param <R> result type
 * @param <T1> type of parameter 1
 * @param <T2> type of parameter 2
 */
public interface Function2<T1, T2, R> extends Function<R> {
  R apply(T1 v1, T2 v2);
}

当然，内置的函数不止这些，还有一系列非泛型的委托，包括返回bool型的Predicate函数。由于篇幅限制，此处不一一介绍。

3. 一系列Expressions，具体使用下面有介绍。

三. 使用方法

该库实现了大部分LINQ的功能，其中包括了筛选器，排序器，分组器，类型转换等功能。下面我们以一个实例来介绍它。

先定义一个实体：

 public class Person
    {
    public int Age;
    public String     Name;
    public boolean Sex;
    }

我们的基本任务，是将一个Person集合中，所有性别为男（true）的名字取出来，并按照string的默认降序排列。最后得到的应该是List<String>类型。

//Linq4j:
public void Test(ArrayList<Person> persList)
     {
    java.util.List<String> nameStrings=  Linq4j.asEnumerable(persList).where(new Predicate1<Linq4jTest.Person>()
    {

        public boolean apply(Person arg0)
        {

         return arg0.Sex;
        }
    }).select(new Function1<Linq4jTest.Person, String>()
    {

        public String apply(Person arg0)
        {
         return arg0.Name;
        }
    }).orderByDescending(new Function1<String, String>()
    {

        public String apply(String arg0)
        {
        // TODO Auto-generated method stub
        return arg0;
        }
    }).toList();
     }

这段代码的风格和C#的很像，由于接口Enumerable可以拼接，因此通过简单的Where，Select和orderByDescending即可实现。但由于LINQ没有匿名函数，不得不在函数中加入函数，看起来实在是让人头疼。另外，由于没有扩展函数，需要在方法前使用Linq4j的静态方法。

该功能利用标准Linq实现如下：

 var userNames = from d in persons where d.Sex orderby d.Name descending select d.Name;

在.NET中，我们可以使用闭包，例如在筛选函数的实现中，访问到外部的数据。但我们可以看如下的例子：

该函数的基本逻辑是找到personList中名字在黑名单里的人。套了两个Linq4j， 但是，注意blacklist数组的final关键字, 如果没有该关键字会报错，JAVA没有闭包，因此blacklist数组就不应该修改，这个语法糖到底是不是利大于弊，还需要读者讨论。

   public List<Person> SelectBlackList(ArrayList<Person> persList)
    {
    final String[] blackList = { "zhang", "wang", "li" };
    return Linq4j.asEnumerable(persList)
        .where(new Predicate1<Linq4jTest.Person>()
        {

            public boolean apply(Person arg0)
            {
            return Linq4j.asEnumerable(blackList).contains(
                arg0.Name);
            }

        }).toList();

    }

该功能使用标准Linq实现如下：

 public  List<Person> GetBlacklist(IEnumerable<Person> persons)
         {
             String[] blackList = { "zhang", "wang", "li" };
             var result= from d in persons where blackList.Contains(d.Name) select d;
             return result.ToList();
         }

最后讨论一下集合类型转换，例如类Worker继承实现了Person接口.

   public class Worker : Person
    {
        public string Commpay ;
    }

那么，一个函数的定义是  void Func(List<Person> nodes). 而我要传入的参数类型是List<Worker>，编译器肯定是要报错的！怎么办？

对于.NET来说，有逆变和协变特性，或者我可以这么做：

public  void Test3(List<Worker>workers )
        {
            this.Func1(workers); //编译器会报错
            this.Func1(workers.OfType<Person>());
        }
        public void Func1(IEnumerable<Person>persons )
        {
            //只是演示，没有实现功能
      }

对于JAVA来说，一般的做法，是在外面加一个转换，通过新建Person集合和foreach迭代器，利用强制类型转换将其转变为List<Person>. 这实在是太麻烦了。 利用LiNQ4J， 我们也有类似的语法：

  public void Func2(List<Person> person)
    {
    //演示，不实现功能
    }
    public void Test3(List<Worker> workers)//1.通过最简单粗暴的循环写法，实现功能，不敢恭维。
    {
    // Func2(workers); // 此处编译器会报错
    List<Person> persons = new ArrayList<Linq4jTest.Person>();
    for (Person person : workers)
    {
        persons.add(person);
    }
                    Func2(persons);
    }
    public void Test4linq(List<Worker> workers)  //2.linq4j写法
    {
    List<Person> persons = Linq4j.asEnumerable(workers)
        .ofType(Person.class).toList();
    Func2(persons);
    }

linq4j除了提供了这种显式声明函数的写法，还实现了以下的表达式写法，看起来真是高端洋气上档次：

 // use lambda, this time call whereN
    ParameterExpression parameterE =
        Expressions.parameter(Employee.class);
    ParameterExpression parameterN =
        Expressions.parameter(Integer.TYPE);
    final Queryable<Employee> nh3 =
        Linq4j.asEnumerable(emps)
            .asQueryable()
            .whereN(
                Expressions.lambda(
                    Predicate2.class,
                    Expressions.andAlso(
                        Expressions.equal(
                            Expressions.field(
                                parameterE,
                                Employee.class,
                                "deptno"),
                            Expressions.constant(10)),
                        Expressions.lessThan(
                            parameterN,
                            Expressions.constant(3))),
                    parameterE,
                    parameterN));

看起来很唬人，但想起来其实不难。该功能利用Expressions类的静态方法，提供了一系列现成的函数供调用，一定程度上进一步提升了可用性。具体细节可以参照linq4j的源码，此处不打算深入讨论。

四. 总结

Linq4j实现了标准Linq的绝大多数功能，同时利用Expression类简化了很多简单函数的实现。使用起来还是很方便的，但我没有时间做具体的性能测试，因此在性能上没有发言权。但不论如何，膜拜一下作者的技术水平。如果大家有空，可以看看linq4j的源码，一定会有很多收获。

集合操作是应用开发中最普遍的开发情形，可惜JAVA本身在该处并无太大建树，linq4j能不能用在大型项目上很难说，如果能在语言本身享受这种便利，那是最好不过的了，.NET系同学应该感到幸福。我们只能期待JAVA8带来的lamda表达式新特性，能更好的解决这个问题，当然这只能在2014年了。

为了方便那些不用maven的同学，附件加上linq4j的jar包下载。 注意下载后改后缀名为jar.