LINQ 新时代：CountBy、AggregateBy 深度解析（含对比 GroupBy）

唐青枫2025-12-12 8:04

简介

在 .NET 8 之前，LINQ 没有内置 CountBy 和 AggregateBy 方法，但在 .NET 9（C# 13） 中，LINQ 正式引入了这两个新扩展方法，极大简化了数据分组和聚合的写法。

背景

传统的分组统计一般使用 GroupBy：

csharp 复制代码 
var query = list.GroupBy(x => x.Category)
                .Select(g => new { Category = g.Key, Count = g.Count() });

但 GroupBy：

  • 代码冗长

  • 对简单的计数/聚合任务过于复杂

为此，.NET 9 引入：

  • CountBy → 按键快速计数

  • AggregateBy → 按键快速聚合

什么是 CountBy 和 AggregateBy？

  • CountBy：用于按键（key）对集合进行分组并统计每个键的出现次数，返回一个键值对集合，其中键是分组依据，值是该键的计数。

  • AggregateBy：用于按键对集合进行分组并对每个分组应用自定义聚合函数，返回一个键值对集合，其中键是分组依据，值是聚合结果。

这两个方法类似于 GroupBy 后接 Count 或 Aggregate，但它们更高效、更简洁，减少了中间分组对象的创建，优化了性能。

关键特点：

  • 高效性：直接生成键值对结果，避免 GroupBy 创建中间 IGrouping 对象的开销。

  • 简洁性：将分组和统计/聚合合并为一步操作。

  • 灵活性：支持自定义键选择器和聚合逻辑。

  • 返回类型：返回 IEnumerable<KeyValuePair<TKey, TValue>>，便于进一步处理。

CountBy

作用：按键分组并统计数量。 类似 GroupBy(...).Select(...g.Count()) 的简化版。

方法签名

csharp 复制代码 
public static IEnumerable<KeyValuePair<TKey, int>> CountBy<TSource, TKey>(
    this IEnumerable<TSource> source,
    Func<TSource, TKey> keySelector,
    IEqualityComparer<TKey>? comparer = null)

  • source：输入的集合（实现 IEnumerable<TSource>）。

  • keySelector：一个函数，从每个元素提取分组的键。

  • comparer：可选的键比较器，用于自定义键的相等性判断（默认使用 EqualityComparer<TKey>.Default）。

  • 返回：IEnumerable<KeyValuePair<TKey, int>>，每个键值对包含键和该键的计数。

基础用法

csharp 复制代码 
var fruits = new[] { "apple", "banana", "apple", "orange", "banana", "apple" };

var result = fruits.CountBy(f => f);

foreach (var kv in result)
{
    Console.WriteLine($"{kv.Key}: {kv.Value}");
}

输出：

makefile 复制代码 
apple: 3
banana: 2
orange: 1

等价于：

csharp 复制代码 
fruits.GroupBy(f => f).Select(g => new KeyValuePair<string,int>(g.Key, g.Count()));

  • fruit => fruit 按水果名称分组并计数。

  • 结果是一个键值对集合，键是水果名称，值是出现次数。

自定义键

csharp 复制代码 
var numbers = new[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
var result = numbers.CountBy(n => n % 2 == 0 ? "Even" : "Odd");

输出：

makefile 复制代码 
Odd: 3
Even: 3

使用比较器：忽略大小写

csharp 复制代码 
var names = new[] { "apple", "Apple", "APPLE", "banana" };
var counts = names.CountBy(name => name, StringComparer.OrdinalIgnoreCase);

foreach (var kvp in counts)
{
    Console.WriteLine($"{kvp.Key}: {kvp.Value}");
}
// 输出:
// apple: 3
// banana: 1
  • StringComparer.OrdinalIgnoreCase 忽略键的大小写。

AggregateBy

作用：按键分组并在分组中执行自定义聚合逻辑（不仅仅是计数）。 类似 GroupBy(...).Aggregate(...) 的简化版。

方法签名

csharp 复制代码 
public static IEnumerable<KeyValuePair<TKey, TResult>> AggregateBy<TSource, TKey, TAccumulate, TResult>(
    this IEnumerable<TSource> source,
    Func<TSource, TKey> keySelector,
    TAccumulate seed,
    Func<TAccumulate, TSource, TAccumulate> func,
    Func<TKey, TAccumulate, TResult> resultSelector,
    IEqualityComparer<TKey>? comparer = null)

参数说明：

  • source：输入的集合（实现 IEnumerable<TSource>）。

  • keySelector：从每个元素提取分组的键。

  • seed：聚合的初始值（每个分组从此值开始）。

  • func：聚合函数，定义如何将元素累加到当前累积值。

  • resultSelector：结果选择器，将键和最终累积值转换为结果。

  • comparer：可选的键比较器。

  • 返回：IEnumerable<KeyValuePair<TKey, TResult>>，每个键值对包含键和聚合结果。

求和

csharp 复制代码 
var orders = new[]
{
    new { Category = "Book", Price = 10 },
    new { Category = "Book", Price = 20 },
    new { Category = "Food", Price = 5 },
    new { Category = "Food", Price = 7 },
};

var result = orders.AggregateBy(
    keySelector: o => o.Category,
    seed: 0m,
    accumulator: (sum, item) => sum + item.Price
);

foreach (var kv in result)
{
    Console.WriteLine($"{kv.Key}: {kv.Value}");
}

输出：

makefile 复制代码 
Book: 30
Food: 12

等价于：

csharp 复制代码 
orders.GroupBy(o => o.Category)
      .Select(g => new KeyValuePair<string,decimal>(g.Key, g.Sum(x => x.Price)));

拼接字符串

csharp 复制代码 
var names = new[]
{
    new { Group = "A", Name = "Alice" },
    new { Group = "A", Name = "Alex" },
    new { Group = "B", Name = "Bob" },
};

var result = names.AggregateBy(
    keySelector: n => n.Group,
    seed: "",
    accumulator: (s, n) => s == "" ? n.Name : $"{s}, {n.Name}"
);

foreach (var kv in result)
{
    Console.WriteLine($"{kv.Key}: {kv.Value}");
}

输出：

csharp 复制代码 
A: Alice, Alex
B: Bob

使用自定义结果：统计最大值

csharp 复制代码 
var items = new[]
{
    new { Category = "A", Value = 10 },
    new { Category = "B", Value = 20 },
    new { Category = "A", Value = 15 }
};

var maxValues = items.AggregateBy(
    item => item.Category,          // 按类别分组
    seed: int.MinValue,             // 初始值为最小整数
    (max, item) => Math.Max(max, item.Value), // 取最大值
    (key, max) => max);             // 返回最大值

foreach (var kvp in maxValues)
{
    Console.WriteLine($"{kvp.Key}: {kvp.Value}");
}
// 输出:
// A: 15
// B: 20

CountBy vs AggregateBy

特性 CountBy AggregateBy
功能 仅计数 自定义任何聚合操作
返回类型 IEnumerable<KeyValuePair<TKey,int>> IEnumerable<KeyValuePair<TKey,TAccumulate>>
复杂度 更简洁 更灵活，但需提供 seed 和 accumulator
适用场景 频率统计 求和、平均值、拼接字符串、自定义聚合等

性能优势

与 GroupBy 相比：

  • CountBy / AggregateBy 只执行一次遍历

  • 内部使用 哈希表累积，减少对象创建

  • 对大数据集统计效率更高

实战示例：日志统计

csharp 复制代码 
record Log(string Level, int Size);

var logs = new[]
{
    new Log("Info", 10),
    new Log("Error", 5),
    new Log("Info", 20),
    new Log("Error", 15),
    new Log("Warning", 7)
};

// 统计不同 Level 的日志数量
var count = logs.CountBy(l => l.Level);

// 统计不同 Level 的总 Size
var size = logs.AggregateBy(l => l.Level, 0, (sum, log) => sum + log.Size);

输出：

makefile 复制代码 
---Count---
Info: 2
Error: 2
Warning: 1

---Size---
Info: 30
Error: 20
Warning: 7

统计单词频率并排序

csharp 复制代码 
var text = "the quick brown fox jumps over the lazy dog the quick fox";
var words = text.Split(' ');
var wordCounts = words.CountBy(word => word, StringComparer.OrdinalIgnoreCase)
                      .OrderByDescending(kvp => kvp.Value);

foreach (var kvp in wordCounts)
{
    Console.WriteLine($"{kvp.Key}: {kvp.Value}");
}
// 输出:
// the: 3
// quick: 2
// fox: 2
// brown: 1
// jumps: 1
// over: 1
// lazy: 1
// dog: 1

复杂聚合（构建对象）

csharp 复制代码 
var orders = new[]
{
    new { Customer = "Alice", Amount = 100, Item = "Laptop" },
    new { Customer = "Bob", Amount = 50, Item = "Mouse" },
    new { Customer = "Alice", Amount = 200, Item = "Phone" }
};

var summaries = orders.AggregateBy(
    order => order.Customer,
    seed: new { Total = 0, Items = new List<string>() },
    (acc, order) => new { Total = acc.Total + order.Amount, Items = acc.Items.Append(order.Item).ToList() },
    (key, acc) => new { Customer = key, acc.Total, acc.Items });

foreach (var summary in summaries)
{
    Console.WriteLine($"{summary.Customer}: Total = {summary.Total}, Items = {string.Join(", ", summary.Items)}");
}
// 输出:
// Alice: Total = 300, Items = Laptop, Phone
// Bob: Total = 50, Items = Mouse

适用场景

CountBy

  • 统计频率：统计集合中元素的出现次数（如单词计数、类别统计）。

  • 分组分析：快速生成键值对形式的计数结果，适合数据分析。

  • 替代 GroupBy + Count：在需要简单计数时，CountBy 更高效。

AggregateBy

  • 分组聚合：对分组数据执行求和、最大值、最小值、平均值等操作。

  • 复杂聚合：如连接字符串、构建复杂对象等。

  • 高性能场景：需要高效处理大集合，避免中间分组对象的开销。

总结

方法 用途 替代旧写法 场景示例
CountBy 按键分组计数 GroupBy().Select(g => g.Count()) 商品销量、用户角色人数
AggregateBy 按键分组并执行自定义聚合 GroupBy().Aggregate() 或 GroupBy().Sum() 日志大小总和、字符串拼接

注意事项：

版本要求：

  • CountBy 和 AggregateBy 是 C# 13（.NET 9）的新特性，需目标框架为 .NET 9.0 或更高。

  • 在较低版本中，可使用 GroupBy + Count 或 Aggregate 替代，但性能稍差。

性能优势：

  • 两者直接生成键值对，避免 GroupBy 的中间 IGrouping 对象，减少内存分配。

  • 对于大集合或高频操作，性能提升显著。

键比较器：

  • 默认使用 EqualityComparer<TKey>.Default，适合大多数场景。

  • 对于自定义类型或特殊相等性逻辑，需提供 IEqualityComparer<TKey>。

不可变性：

  • 返回的 IEnumerable<KeyValuePair<TKey, TValue>> 是延迟求值的。

  • 如果需要持久化结果，调用 ToList() 或 ToDictionary()。

错误处理：

  • 如果 source 为 null，会抛出 ArgumentNullException。

  • 如果 keySelector 或 func 抛出异常，需在调用代码中处理。

与 GroupBy 的选择：

  • 如果需要访问分组中的所有元素，使用 GroupBy。

  • 如果只需要键和聚合结果（如计数、总和），优先使用 CountBy 或 AggregateBy。

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