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LINQ之路17：LINQ to XML之X

来源：互联网收集：自由互联发布时间：2022-05-25

.NET Framework提供了数种操作XML数据的API。从Framework 3.5开始，最重要的用来处理XML文档的技术当属LINQ to XML。LINQ to XML由一个轻量级的XML文档对象模型和一组补充查询运算符组成，并且，该

.NET Framework提供了数种操作XML数据的API。从Framework 3.5开始，最重要的用来处理XML文档的技术当属LINQ to XML。LINQ to XML由一个轻量级的XML文档对象模型和一组补充查询运算符组成，并且，该文档对象模型是LINQ友好的。多数情况下，它可以完全取代XML技术的前身：符合W3C规则的DOM，如XmlDocument。现在，就让我们一起开始LINQ to XML的学习之旅，看看它是怎样简化XML的查询与操作，提高我们的工作效率的。

所有的LINQ to XML类型都定义在System.Xml.Linq命名空间中，请记住在运行相关示例时导入该命名空间。

架构预览认识DOM

让我们先来简单认识一下DOM的概念，然后再来解释LINQ to XML’s DOM背后的基本原理。

考虑下面的XML文件：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="yes"?>
<customer id="123" status="archived">
  <firstname>Joe</firstname>
  <lastname>Bloggs</lastname>
</customer>

和所有的XML文件一样，我们从一个XML声明开始，然后是root元素，元素名为customer。它有2个attributes，名字分别为id和status，值分别为”123”和”archived”。在customer元素之内，包含了两个子元素firstname和lastname，分别包含一个文本内容 ("Joe"和"Bloggs")。

上面的每一种结构：declaration, element, attribute, value, 和text content，都可以用一个相应的类来表示。如果为这些类加上某些集合属性来存储子内容，那么我们就可以通过一个对象树来完整的描述一个文档，这就是文档对象模型，简称DOM。

LINQ to XML文档对象模型（DOM）

LINQ to XML由下面两部分内容组成：

一个XML DOM，我们可以称为X-DOM
一组（大约10个）补充查询运算符

X-DOM包含的类型有XDocument、XElement和XAttribute等。有意思的是，X-DOM并不是和LINQ绑定在一起的，我们可以撇开LINQ查询而单独装载、实例化、更新和保存X-DOM类型。相应的，我们可以使用LINQ来查询老的W3C式样的XML类型，当然，这会有很多限制。

X-DOM的重要特征是它是LINQ友好的，这意味着：

它提供了产生IEnumerable sequences的方法，然后我们就可以在sequence之上来建立查询。
它的构造函数允许我们通过一个LINQ数据转换来创建一个X-DOM树

X-DOM介绍

下图显示了X-DOM的核心类型。使用最频繁的类型当属XElement。XObject是该继承层次的根类型；XElement和XDocument是具体的容器类型。

XObject

XObject所有XML数据的抽象基类，它定义了Parent element和XDocument。

XNode

XNode是大部分XML数据的基类（除了XAttribute）。一个XNode可以位于一个融合了多种XNode类型的有序集合之中，比如下面的XML：

<data>
  Hello world
  <subelement1/>
  <!--comment-->
  <subelement2/>
</data>

在父元素<data>之内，首先是一个XText node (Hello world)，然后是一个XElement node，然后是XComment node，最后是第二个XElement node。

尽管一个XNode可以访问它的父元素，但是它并没有子节点/child nodes的概念。子节点由XContainer类提供。XNode除了包括XElement，它还包含了XText、XComment等类型节点（见上图），在后面讲述X-DOM导航时你会看到各种XXXNodes和XXXElements方法，请记得这个区别。

XContainer

XContainer定义了处理子节点的方法，它是XElement和XDocument的抽象基类。

XElement

XElement包含了管理属性的方法，以及Name和Value成员。并且，由于它的基类是XContainer，所以它可以包含子节点。通常情况下，一个element会有单个XText子节点，并且Value属性封装了对该XText子节点的操作。所以，多数情况下，我们并不需要直接和XText打交道。

XDocument

XDocument表示了XML树的根节点。它包装了root XElement、一个XDeclaration、processing instructions、和其他根级类型对象。和W3C DOM不同的是，对XDocument的使用是可选的，我们可以在不创建XDocument的情况下装载、操作和保存一个X-DOM！对XDocument的独立性甚至意味着我们可以高效的把一个node子树移动到另一个不相关的X-DOM层次对象中去。

Loading和Parsing

Xelement和XDocument都提供了静态的Load和Parse方法，他们用来创建X-DOM tree。

Load用来从file、URI、Stream、TextReader或XmlReader创建X-DOM
Parse用来从string创建X-DOM

示例如下：

            XDocument fromWeb = XDocument.Load("http://albahari.com/sample.xml");
            XElement fromFile = XElement.Load(@"e:\media\somefile.xml");
            XElement config = XElement.Parse(
                @"<configuration>
                    <client enabled='true'>
                        <timeout>30</timeout>
                    </client>
                </configuration>");

保存和序列化

调用任意node的ToString()方法都会把它的内容转换到一个XML string，该string由分行符和缩进格式化，当然我们可以通过SaveOptions.DisableFormatting属性来取消分行符合缩进。

XElement和XDocument还提供了Save方法来把一个X-DOM写到一个file, Stream, TextWriter, 或 XmlWriter。如果指定的是一个file，则会自动添加一个XML declaration。对XML declarations的详细介绍会在之后给出。

实例化X-DOM

除了使用Load和Parse方法，我们还可以通过实例化对象并把他们添加至父节点来创建X-DOM tree。

            // 构建XElement和XAttribute时，只需提供name和value
            XElement lastName = new XElement("lastname", "Bloggs");
            lastName.Add(new XComment("nice name"));
 
            XElement customer = new XElement("customer");
            customer.Add(new XAttribute("id", 123));
            customer.Add(new XElement("firstname", "Joe"));
            customer.Add(lastName);
 
            Console.WriteLine(customer.ToString());

结果如下：

<customer id="123">
  <firstname>Joe</firstname>
  <lastname>Bloggs<!--nice name--></lastname>
</customer>

创建XElement时，value参数是可选的，我们可以只指定name而在此之后再添加内容。当我们提供了value属性时，一个简单的string就可以了，XDOM会自动将其转换为XText子节点。

函数式构造/Functional Construction

在上一个例子中，我们很难从代码中看出XML的结构。现在，XDOM支持了另外一种实例化模式：函数式构造（由函数式编程而来）。通过函数式构造，我们在一个表达式中就可以创建完整的XDOM tree：

            XElement customer =
                new XElement("customer", new XAttribute("id", 123),
                    new XElement("firstname", "joe"),
                    new XElement("lastname", "bloggs",
                        new XComment("nice name")
                    )
                );

这样有两个优势。首先，代码反映了XML的结构；其次，它可以与LINQ查询的select子句进行交互。比如，下面的LINQ to SQL查询直接把结果转换到一个X-DOM:

            XElement query =
                new XElement("customers",
                    from c in dataContext.Customers
                    select
                    new XElement("customer", new XAttribute("id", c.ID),
                        new XElement("firstname", c.FirstName),
                        new XElement("lastname", c.LastName,
                            new XComment("nice name")
                        )
                    )
                );

这种技术的详细信息会在后续篇章中再作介绍。

函数式构造工作方式

函数式构造之所以可行，是因为XElement和XDocument的构造函数提供了如下的重载形式：

        // params object[]意味着可以接受任意数量的参数
        public XElement (XName name, params object[] content)
        // XContainer的Add方法也是如此：
        public void Add (params object[] content)

所以，当我们创建或添加X-DOM时可以指定任意数量任意类型的子对象(child objects)。那么XContainer为何能接受任意类型的子对象呢？要知道原因，我们就需要来查看它们在内部实现中是如何处理每个子对象的。下面就是XContainer类型（XElement和XDocument的基类型）对于子对象的处理方式：

如果该对象为空，忽略它
如果该对象基于XNode或XStreamingElement，添加至Nodes集合。
如果该对象是一个XAttribute，添加至Attributes集合。
如果是一个string，用XText节点封装该string并添加到Nodes集合。
如果该对象实现了IEnumerable，则遍历它，上面的规则会应用到其中每一个element。
否则，该对象会被转换至一个string，经XText节点封装后添加到Nodes集合。

所有的数据最后都会被添加到Nodes或Attributes集合之一，并且，任何对象都是有效的，因为不管怎样，我们都可以调用ToString来把它转换成一个string。

那么上面LINQ查询中的select语句是如何向XElement中添加元素的呢，记住，LINQ查询结果为一IEnumerable<T>(上例T为XElement) sequence，所以应用规则5，遍历该sequence，把每一个XElement都添加至name为customers的XElement之中。

自动完全克隆

当一个node或attribute被添加到某个element后，它的Parent属性就指向了该element。一个node只能有一个parent element。所以当你把一个已经有Parent属性的node添加到另一个element后，该node会被自动深克隆(deep-cloned)。示例如下：

            // 每个customer都有address对象的一份拷贝
            var address = new XElement("address",
                new XElement("street", "Hong mei"),
                new XElement("town", "Xu hui")
            );
 
            var customer1 = new XElement("customer1", address);
            var customer2 = new XElement("customer2", address); // address被同时添加至customer1和customer2
            customer1.Element("address").Element("street").Value = "Yi shan";           //修改customer1的address
            Console.WriteLine(customer2.Element("address").Element("street").Value);    // Hong mei, customer2的address并没有被修改

这种自动复制的技术保证了X-DOM对象实例化时避免了意想不到的副作用。

在下一篇中，我们将会对LINQ to XML的导航查询功能进行详细的介绍。

系列博客导航：

LINQ之路系列博客导航

LINQ之路 1：LINQ介绍

LINQ之路 2：C# 3.0的语言功能（上）

LINQ之路 3：C# 3.0的语言功能（下）

LINQ之路 4：LINQ方法语法

LINQ之路 5：LINQ查询表达式

LINQ之路 6：延迟执行(Deferred Execution)

LINQ之路 7：子查询、创建策略和数据转换

LINQ之路 8：解释查询（Interpreted Queries）

LINQ之路 9：LINQ to SQL 和 Entity Framework（上）

LINQ之路10：LINQ to SQL 和 Entity Framework（下）

LINQ之路11：LINQ Operators之过滤(Filtering)

LINQ之路12：LINQ Operators之数据转换(Projecting)

LINQ之路13：LINQ Operators之连接(Joining)

LINQ之路14：LINQ Operators之排序和分组(Ordering and Grouping)

LINQ之路15：LINQ Operators之元素运算符、集合方法、量词方法

LINQ之路16：LINQ Operators之集合运算符、Zip操作符、转换方法、生成器方法

LINQ之路17：LINQ to XML之X-DOM介绍

LINQ之路18：LINQ to XML之导航和查询

LINQ之路19：LINQ to XML之X-DOM更新、和Value属性交互

LINQ之路20：LINQ to XML之Documents、Declarations和Namespaces

LINQ之路21：LINQ to XML之生成X-DOM（Projecting）

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