第1回 LINQの特徴とメリットを知る

2008.02.21

PROJECT KySS（プロジェクト・キッス）

四国のSOHO。薬師寺国安（フリーWebプログラマ）と，薬師寺聖（デザイナ，個人事業所自営，http://www.SeinDesign.net/）によるコラボレーション・ユニット。XMLに関する記事や著書多数。両名とも，Microsoft MVP for Windows Server System - XML (Oct 2003-Sep 2008) http://www.PROJECTKySS.NET

　2007年12月，Visual Studio 2008日本語版（以下，VS 2008）がリリースされた。開発者の注目の的は，「LINQ」（Language-Integrated Query，統合言語クエリー）である。LINQと，任意の開発言語（Visual BasicやC#）を使いこなせば，データ処理が劇的に変わるのは明らかだ。

　本連載では，「LINQ to XML」の基本を5回にわたって紹介する。これは，Microsoft .NET Framework 3.5上で利用可能な，XMLデータ処理のためのクエリー言語である。XMLデータの抽出/検索，XMLツリーの生成/変更/削除/更新，シリアライズといった処理を実装するために使うことができる。

　「LINQ to XML」についての解説は，Visual Studio 2008のヘルプに詳しい。マイクロソフトのサイトでは，多数のサンプル（Visual BasicまたはC#）も提供されている。しかし，RDBの専門家は，最初の一歩をちゅうちょするかもしれない。また，XML技術者は，W3CのXML関連仕様とLINQの違いにとまどうかもしれない。

　そこで，本稿では，「LINQ to XML」の技術仕様の側からではなく，XMLデータ処理の側から「LINQ to XML」を見ていく。具体的には，ASP.NET XML Webアプリケーションで現在不可欠なXMLデータ処理のコードを，「LINQ to XML」を使って置き換えるにはどうすればよいかを，具体的にサンプル・コードで示す。

　ぜひ，実際にコードを入力して，LINQのメリットと可能性を体験していただきたい。

　LINQを使った開発環境は，次の通りである。

サポートOS	Microsoft Windows XP＋SP2以降のすべてのエディション，Microsoft Windows Server 2003＋SP1以降のすべてのエディション，Windows Vistaのすべてのエディション。ただしStarter Editionを除く
フレームワーク	.NET Framework 3.5，ただしVisual Studio 2008では，.NET Framework 2.0，3.0，3.5のバージョンを選択してプログラムを作成できる。無償で提供されているVisual Web Developer2008 Express Editionで作成できるのは，NET Framework 3.5のみである
開発ツール	Visual Web Developer2008 Express Edition（VWD 2008）は，マイクロソフトのサイトからダウンロードできる。このページで，VWD 2008のアイコンの下にある「Webインストール（ダウンロード）」のリンクをクリックすると，vnssetup.exeのダウンロードが可能になる（図A）。これをダウンロードして，セットアップを開始する

図A●vnssetup.exeのファイルを保存してセットアップする

注：本連載では「LINQ to XML」を中心に，「LINQ to Object」もまじえながら紹介していく。また，「LINQ to SQL」については，小野修司氏による「ピンポイントで速習！Visual Studio 2008　Part4 LINQで変わるデータベース開発」を参照してほしい。

　本記事で紹介するサンプル・プログラム（リスト2/3/7/9/11/12/14）のソース・ファイル（zipアーカイブ）は，下記からダウンロードできる。
　01LINQtoXML.zip
　実際にプログラムを動かしながら，記事を読み進めていただくと，いっそう理解が深まるだろう。

LINQの意義と特徴

　LINQの登場で，開発者の仕事は大きく変わる可能性が高い。学習が容易になり，実装がわかりやすくなり，設計の汎用性が高まる。実際のコードについて見る前に，これら三つのメリットについて説明しておこう。

(1)高汎用性～学習が変わる～

　通常，XML仕様に則ったXMLデータを処理するには，W3Cで策定された次の仕様を習得する必要がある。

DOM：XMLオブジェクトにアクセスして操作するためのAPI
XPath：XML文書中の任意のノードを選択
XSLT：XML文書を別のXML文書やHTMLに変換
XQuery：XML文書への問い合わせ言語

　このうちDOM，XPathは開発者にとって必須であり，XSLTも必要度が高い。XQueryは，XMLデータベースを使う場合に必要になる。ただし，DOMには，ベンダーの独自仕様があり，XQueryにいたっては，採用したXMLデータベースで，必ずしもW3C仕様がサポートされているとは限らない。よって，W3Cとベンダー双方の仕様を学ぶ必要がある。さらに，処理に適した仕様を選んで組み合わせるには，これら四つの仕様をすべて習得する必要がある。

　Visual BasicやC#には長けているが，XML関連仕様の学習はこれから――そんな開発者にとって，LINQは福音である。これら四つの仕様を使う処理の多くが，LINQで代替できるからだ。LINQを使ったXMLデータ処理に慣れてから，他の仕様に取り組めばよいだろう。

　Microsoft SQL Serverに長けている開発者であれば，LINQの構文はSQL文に似ているので取り組みやすい。LINQクエリーの基本コーディング・パターンは，XML文書であれ，SQL Serverデータベースであれ，処理対象のデータ形式が異なったとしても共通なので，データ形式別に異なるクエリー言語を習得する必要がない。

　また，従来のSQL文などとは異なり，LINQクエリーのコーディング時に，Visual Studio上でツールチップ・ヒントやインテリセンス機能が利用できるので，入力の手間が大幅に軽減される（図1）。

図1●LINQクエリーのコーディング時に，ツールチップ・ヒント（上図）やインテリセンス（下図）が表示される
[画像のクリックで拡大表示]

　もちろん，W3C仕様に慣れているXML技術者にとっても，LINQの構文はXQueryに通じるものがあるので理解しやすい。LINQ to XMLを習得することで，SQL Serverデータベースの処理にも取り組みやすくなる。

　このように，LINQは，XMLデータ処理のための学習を容易にしてくれる。ただし，LINQを習得したからといって，処理対象とするXMLそのものについての学習まで免れる，というわけではない。XMLそのものを理解するために，次の三つの基礎知識は必要になる。

XML：XMLの基本仕様
Namespace in XML：同じ要素型や属性名を持つXML文書を利用または管理するための名前空間を指定
任意のスキーマ言語（.NETアプリケーションの場合は「XML Schema」がよい）：XML文書の構造を定義

　この三つのうち，XML Schemaについては，スキーマでの検証を行わないのであれば，学習は後回しにしてもかまわない。XMLの設計書は，Excelでツリー構造を書くといった，XML Schema以外の方法で記録したのでもかまわない。

(2)高機能～実装が変わる～

　LINQ to XMLは，実にハイパフォーマンスな仕様である。データ取得やフィルタリングに加え，投影，ソート，グループ化，結合などの強力な機能がある。.NET FrameworkでSystem.Xml.Linq名前空間に含まれるLINQ to XMLのクラスが提供する機能を使えば，XML案件で頻度の高い処理の大部分を実装できる（表1）。従来複数の仕様で実装していた処理を，LINQ一つで代替できるのである。

表1●LINQで代替できるXMLデータ処理の実務でニーズの高い処理

LINQで実装可能な処理（実務で使用頻度の高い順）	LINQを使わない場合の実装方法の例
XMLファイルを読み込む	プログラム中でDOMを使って読み込む
XMLの任意のノードを選択	XPath式で選択， DOMでタグ名などを指定して選択・取得
XMLデータを表形式で表示	DOMとXPathを使って選択したデータをコントロールにバインド
異なるXMLやXHTMLに変換	XPathで選択してXSLTで変換
入力されたデータからXMLツリーを生成	プログラム中でDOMを使う
任意の要素，属性，データの追加/削除/変更	プログラム中でDOMを使う
メモリー上に異なる構造のXMLツリーを展開	プログラム中でDOMを使う
更新したXMLファイルを保存	DOMに対するMicrosoft拡張機能を使って保存
入力されたデータがスキーマに則っているかどうかを検証	XML Schemaファイルを参照して検証
XML←→RDB間のシリアライズ	プログラム中でDOMとXPathを使う
XMLデータベースに格納したXML文書を扱う	XQueryで任意のノードを選択し，関数を使って処理
XMLとSQL Serverデータを連携処理する	SQL文とXQueryを使う

※表中のDOMやXQueryは，W3C仕様だけでなくMicrosoft独自仕様を含む
※System.Xml.Linq名前空間については，VS2008のヘルプに詳しい

　例えば，通常，SQL ServerをXMLデータベースとして利用するには，XML型の列にXMLツリーをそのまま格納し，SQL文の中でXQueryのPath式を使う。これでは，RDBあってのXMLである。しかし，LINQを使えば，XMLとRDBを対等な関係で扱うことができる。XMLデータ側の任意の要素とSQL Serverデータの主キーを統一しておけば，シンプルなコードで連携処理を実現することも可能だ。ミドルウエア（XMLデータベース）の採用基準が変わり，実装に影響が及んだとしても，少ない修正で済むだろう。

(3)ポストXML ～設計が変わる～

　学習が容易で，機能が豊富――実装者には，取り組んであり余るメリットがある。一方，XML技術者は，設計思想そのものの再構築を迫られることになる。本連載の目的はLINQクエリーにあってXML設計にはないので詳しくは別の機会に譲るが，ごく簡単に説明しておこう。

　XML設計は，データ作成，XML仕様，プログラムのうち，どれにプライオリティを置くかによって異なる。開発の現場では，データの意味を的確に表すタグを付けるとプログラムが複雑化したり，逆に処理効率を優先すると最大階層やタグ名に制限を設けなければならないといったことがある。次の三つは，往々にして相容れないのである。

顧客側でデータを準備，更新するケースで，オペレータが理解しやすい構造（期待効果から，XMLをとらえた場合）
データの意味を忠実に表現した構造（XML仕様の側から，XMLをとらえた場合）
プログラムで目的の処理を実装しやすい構造（プログラム側から，XMLをとらえた場合）

　例えば，絞り込み検索と付随情報の抽出とでは，プログラムで処理しやすいXMLの構造は異なる。そのような場合，DOMを使って，処理目的に応じた複数の構造のXMLツリーをメモリー上に展開してから再処理する，といった方法を採用することがある。ところが，LINQを使えば，1種類の構造で複数の処理目的に対応できる可能性がある。XMLのメリットである，ワンソース・マルチユースの効果を発揮しやすくなるわけだ。

　また，SQL Serverデータや（VS 2005以降で自動接続可能な）属性主体の複数のXML文書のリレーションシップを，XML形式の設定ファイルで定義しておき，LINQによってリレーションを制御し，処理することもできるだろう（図2）。筆者は，純粋なXMLの後には「リレーショナルXML」とでもいうべき，RDBとXMLのメリットを併せ持つハイブリッド仕様が登場すると見ている。LINQを，現行のXML仕様と，ポストXML仕様の過渡期をつなぐための機能としてとらえている。