Entity Framework相关介绍

在深入学习某项技术之前，应该努力形成对此技术的总体印象，并了解其基本原理，本文的目的就在于此。

一、理解EF数据模型

EF本质上是一个ORM框架，它需要把对象映射到底层数据库中的表，为此，它使用了三个模型来描述这种映射关系。

（1）概念模型（Conceptual Model）：主要体现为一组可以被应用程序直接使用的类。这些类也是我们在程序中直接使用的类，通常称之为“实体（Entity）”

（2）存储模型（Storage Model）：主要体现为一组与底层数据存储介质（比如数据库系统）直接对应的类。

（3）概念-存储模型映射（Conceptual- Storage Mapping），解决“概念模型”中的类如何与“存储模型”中的类相互对应的问题。

（2）和（3）中的类型由EF内部使用，在实际开发中通常触及不到。

所有这三种模型都集中放在名为edmx文件中，以XML方式表达。

VisualStudio提供了一个向导，完成从现有数据库到EF数据模型间的映射转换工作：

当此向导完成之后，EF成功地在数据库与程序中使用的对象之间建立了以下对应关系：

关系数据库的世界	数据库应用程序的世界
数据库	DbContext类
表	DbContext中的DbSet<实体类名>
表间的关联	实体类之间的关联
表中的字段	实体类的公有属性
表中的单条记录	单个实体类的对象
视图	DbContext中的DbSet<视图名称>
存储过程	DbContext中的公有方法

可以在Visual Studio 的模型浏览面板中看到EF数据模型的概念模型和存储模型，如果直接以xml格式打开.edmx文件，可以看到“原汁原味”的全部三大数据模型。

Visual Studio提供的EF向导不仅生成了上述三大数据模型，还使用T4代码模板（其文件扩展名为.tt）直接生成了相应实体类，还有一个派生自DbContext的子类，在其中包容了所有实体集合属性和导入的存储过程等数据库元素。这一DbContext子类是我们使用EF开发程序的核心类型。

在解决方案资源管理器中双击“edmx”文件将打开EF设计器，这是一个很强悍的工具，几乎所有的调整数据映射关系的工作都可以使用它来完成。

如果基于Database First或Model First方式开发，那么EF设计器是天天要打交道的东西。其操作方式很简单：右击设计器，从弹出菜单中选择相应命令。

EF设计器提供的各种命令和具体使用方法有很多资料介绍，在此就不废话了。

二、使用EF访问数据库的基本方式

EF中可以使用以下四种方式访问数据库：

Entity SQL是专门为EF设计的一种查询语言，非常类似于通用的关系型数据库查询语言SQL，但它返回的数据都是在EF“概念模型”中所定义的，而非数据库中数据的“真实模样”。

LINQ to Entities可以看成是LINQ  to  Objects的一个“变种”，通过LINQ来查询EF数据模型。它在底层使用“对象服务（Object services）”来完成其功能。对象服务是一组用于查询实体数据模型的类，它可以将这些查询结果转换为强类型的CLR对象。

不管是使用Entity SQL还是LINQ to Entities，最终都是依赖“Entity Client”来完成其工作的。

Entity Client包容一组类，比如EntityConnection、EntityDataReader等，与ADO.NET对象模型非常类似，其功能也类似。Entity Client会将对数据的CRUD请求转发给ADO.NET数据提供者（ADO.NET Provider）组件，由其将相关SQL命令直接地发送给数据库。

在实际开发中，大家都使用LINQ to Entities和针对IEnumerable<T>/IQueryable<T>的一组扩展方法完成数据查询工作，几乎不会有人直接使用Entity SQL和 Entity Client。

下图展示了数应用程序运行过程中EF查询的内部处理流程：

可以看到，使用EF的数据查询从发出到真正执行要经过两次“命令树（Command Tree）转换”，而从数据库中读取的数据，也要经历从DbDataReader-->EntityDataReader-->IEnmerable<T>的转换。虽然EF采用了缓存、预编译等手段提升性能，但与ADO.NET相比，由于中间处理环节更多，整个查询处理流程中参与的对象也更多，因此总体性能一般比不上ADO.NET，并且会占用更多的内存，这也我们是在享用EF带来的方便的同时，所需要付出的代价。

另外，由于所有查询最终还是要转换为SQL命令，因此，有些LINQ to Objects可用的扩展方法，比如Last()，在EF中将不能用，因为EF不知道如何把它们翻译成底层数据库支持的SQL命令。

三、三种开发模式的PK

EF支持三种开发模式：

Code First、Database First和Model First。

到底应该用那一种模式是令人纠结的问题。

方式一：Code First

对于初次接触的人，EF的Code First实在很有点魔幻色彩。下面就让我们来体会一下。

创建两个类：Book（书）和BookReview（书评）。一本书可以有多条书评，因此，它们是一对多的关系：

public class Book

{

public virtual int Id {get;set;}

public virtual string Name { get; set; }

  public virtual List<BookReview> Reviews { get; set; }

}

public class BookReview

{

public int Id{get;set;}

public int BookId { get; set; }

public virtual string Content { get; set; }

public virtual Book AssoicationWithBook { get; set; }

}

好了，现在创建一个派生自DbContext的子类：

public class BookDb : DbContext

{

public DbSet<Book> Books { get; set; }

public DbSet<BookReview> Reviews { get; set; }

}

现在可以在程序中随意写几行代码从数据库中提取数据：

static void Main(string[] args)

{

using (var context = new BookDb())

{

Console.WriteLine("数据库中有{0}本书",context.Books.Count());

}

}

运行一下，如果计算机上安装有SqlExpress，那么或者是在应用程序文件夹，或者是打开SQL Server Management Studio（SSME）查看本机SQLServer，你就会发现，数据库己经创建好，其中的表及表的关联也帮助你完成了：

貌似我什么也没干，一切就OK了，神奇啊！

现在修改Book类，给它添加一个Authors属性，代表书的作者：

public class Book

{

public virtual int Id {get;set;}

public virtual string Name { get; set; }

public virtual string Authors { get; set; }

public virtual List<BookReview> Reviews { get; set; }

}

有了前面良好的第一印象，你一定以为只要再次运行程序，底层数据库就会自动更新，然而，EF会给你当头一棒让你清醒：

很明显，因为你修改了实体类，数据库结构也需要修改，比较郁闷的是，你不能打开创建好的数据库直接修改，而需要使用一个名为“数据库迁移（Database Migration）”的功能，采用两种方式（自动迁移和手动迁移）之一完成。

以自动迁移为例：

首先从从Tools菜单中打开Package Manager Console，然后键入：

enable-migrations –EnableAutomaticMigrations

上述命令会在项目中添加一个Migrations文件夹，其中会有一个Configuration类，为了方便，你需要在其构造函数中添加“AutomaticMigrationDataLossAllowed = true;”一句，让其自动重建数据库时不理会可能的数据丢失：

internal sealed class Configuration :DbMigrationsConfiguration<EFCodeFirst.BookDb>

{

public Configuration()

{

AutomaticMigrationsEnabled = true;

AutomaticMigrationDataLossAllowed = true;

}

……

}

好了，现在运行update-database命令更新数据库：

再次运行程序，现在将一切OK。

以后每次更改实体类，都必须手动运行update-database命令更新数据库。

手动迁移方式与自动迁移基本一致，不同之处在于它会记录每次更新的情况，从而允许回滚数据库到某个“较老”的版本。

自动方式比较适合于单个人写的应用。而手动方式可以控制数据库结构的更新，比较适合于团队开发。

Code First模式的优点。

从上面的介绍，可以看到Code First有着突出的优点。

（1）是代码清洁，添加自定义逻辑容易。

这是使用Code First最大的好处

特别是在诸如WPF这种可以保持长连接的桌面应用中，可以让实体类实现INotifyProperty接口，将它们放入ObservableCollection中作为UI界面的绑定数据源，便可以充分利用WPF的数据绑定和EF自动维持实体状态的特点，大幅度地削减代码。

（2）易于实现继承

Code First在实现继承上非常方便，如果数据实体中有大量的继承的情况，使用Code First很方便，但需要注意的是Code First在生成数据库表时，默认使用“TPH：Table Per Hierarchy”方式，把父类子类塞到同一张表中，并在表中添加一个Discriminator字段，表明此记录所属的具体类型。

以下是CodeFirst为拥有继承关系的两个Parent/Child类生成的数据库表，可以看到，Discriminator字段保存了具体的数据类型。

有些朋友问能否把Discriminator字段名给改掉，很遗憾，我没发现可以修改它的方法。

很明显，Code First采用的这种实现策略违反了关系数据库设计范式，对大项目来说，这不易于维护数据的一致性。

实现继承的另外一种方式是TPT（table pertype ），不管子类父类，每个类型一张表。

比如有三个类，Instruct和Student派生自Person，若采用TPT策略，EF将生成三个表，并创建以下的关联：

对于TPH，手写SQL代码很容易，性能高，但对于TPT，EF在生成SQL命令时会产生许多Inner Joint，性能低，另外，对于这种方式存储的数据，手写SQL代码比较麻烦。

Database First和Model First默认情况下都是采用TPH的。

我的建议：除非两实体间确实是IS_A关系，并且在中间层需要使用多态，在“数据存取层（DAL）”尽量少用继承，别自找麻烦。

（3）一些开发高手们还为EF提供了一个EntityFramework Power Tools，这一工具增强了Code First的不少功能，比如它可以从现有数据库直接逆向生成实体类代码，之后就可以修改这些代码，为Code First方式进行开发省去了不少编码工作。同时，它还能为编写的实体类代码生成只读的数据模型视图，以图形的方式展示出实体类间的关联。

Code First存在的问题

CodeFirst试图“用代码搞掂一切”，其问题在于以下几点：

（1）当Model改变时，往往需要编写代码实现数据库的更改，远不如直接使用数据库所提供的工具修改数据库安全和直观，至少丢失数据的可能性小了很多。

（2）当数据实体间有复杂的关联时，需要使用Fluent API手动编写不少代码定义类之间的关联，这实在麻烦。

（3）对数据库表和关联属性的一些微调（比如改改字段名字，修改字段长度限制等），使用数据库设计工具能轻易实现，但Code First只能通过代码来完成，而且必须使用EF的数据迁移特性，这实在麻烦，整个过程还容易出错。

简而言之，Code First应用的场景是：快速开发，迅速迭代。

方式二：Database First

这是EF从1.0开始就支持的特性，其思路是：先设计并建好数据库，然后使用Visual Studio的向导创建EF数据模型并生成实体类代码。

这是最成熟稳定的方式，其设计器相当地完善，基本上能满足实际开发中的各种需求。

我个人认为这是开发正式项目最合适的方式。

当然，DatabaseFirst也有一些问题，主要是需要定制时会有些麻烦。比如：

（1）要想给实体类或生成的DbContext子类添加一些自定义的逻辑，需应用分部类，因为每次更新数据模型，这些代码都会被设计器覆盖并重写。

（2）生成的实体类中不包括任何Data Annotation（所谓“Data Annotation”就是附在实体类代码上的诸如[Required]之类的东东），因此它需要被转换为另一个类，才能方便地在诸如ASP.NET MVC之类的项目中使用（比如ASP.NET MVC项目中的视图模型（ViewModel）类往往需要有Data Annotation，以配合jQuery Validation插件生成网页上的数据验证代码）。

（3）默认情况下实体类与edmx文件放在同一个项目中，想将实体类分离到独立的项目，需要完成一些额外的配置工作（主要是把T4模板文件移到另一个项目，这需要适当地修改T4模板文件中的代码以保证文件路径引用正确）。

方式三：Model First

这种模式是先在可视化设计器中创建实体和它们间的关联，然后设计器生成SQL命令并保存于一个SQL文件中，通过执行这一SQL文件完成数据库的创建和修改工作。

我个人感觉：

这种方式最适合于全新开发的项目，从系统分析开始，逐步分析建立和完善领域模型，之后可以立即创建数据库，如果模型有修改，重新生成一个SQL文件，再执行一次即可，非常适合于新项目OOAD阶段的需要。

当进入OOP阶段时，由于数据库己经存在，就可以很方便地转用Database First方式，整个过程流畅自然。

三种模式PK结果：

Code First:对于小的或用于试验的项目，特别是像我经常要讲课的，教学实例使用Code First开发就比较合适，当程序运行时数据库自动生成，比较省事。

DB First：最为成熟，是正规项目的首选方式，因为是由开发者自己（而不是通过一堆“不太可靠”的代码）直接操作数据库，整个过程高度可控，能很好地保证数据安全，贯彻了“数据比代码重要”的理念。

Model First：当开始一个全新的项目，既没有DB，也没有代码时则非常好，是OOAD的好工具，需要时甚至可以直接生成创建各种不同类型数据库（比如MySQL）的SQL代码！

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本篇文章介绍了一些EF相关的通用话题，下一篇文章将讨论一下EF实现CRUD的内部原理。