什么是Entity Framework

在.NET 3.5之前烙肺，開發(fā)者通常使用ADO.NET獲取或保存數(shù)據(jù)到底層數(shù)據(jù)庫中氏堤。即通過ADO.NET連接到數(shù)據(jù)庫，然后使用DateSet對象與數(shù)據(jù)庫交互。這是一個麻煩且容易出錯的處理過程由桌，為了解決這個問題铭乾，微軟提供了Entity Framework的開源框架，處理程序與數(shù)據(jù)庫相關的操作。

EF是一個開源的ORM框架妇押，開發(fā)者使用DO（Domain Object）來處理數(shù)據(jù)，而不需要關注數(shù)據(jù)庫中表和列。使用EF相對于傳統(tǒng)的應用程序，開發(fā)者可以用更少的代碼夫偶，在更高的層次處理數(shù)據(jù)，以及創(chuàng)建和維護面向數(shù)據(jù)的應用卵佛。

官方定義

Entity Framework is an object-relational mapper (O/RM) that enables .NET developers to work with a database using .NET objects. It eliminates the need for most of the data-access code that developers usually need to write.

EF是一個ORM,讓開發(fā)者使用.NET對象操作數(shù)據(jù)庫植捎。它解決了開發(fā)者需要編寫大量數(shù)據(jù)訪問代碼的疼點蚓峦。

下圖說明了EF在應用中的位置：

EF在App中的位置

從上圖可知，EF在業(yè)務層(Domain classes)和數(shù)據(jù)庫之間一汽，它保存DO對象屬性中的數(shù)據(jù)避消，同時也能從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)，然后自動轉換為DO對象召夹。

EF特征

• Cross-platform: EF Core 是跨平臺的框架岩喷，可以運行在Windows,Linux和Mac上监憎。
• 實體模型：EF創(chuàng)建一個基于POCO(普通CLR對象)對象的EDM(Entity Data Model 實體數(shù)據(jù)模型)纱意，使用這個模型可以查詢和保存實體數(shù)據(jù)到底層數(shù)據(jù)庫。
• 查詢：EF可以使用LINQ去獲取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)枫虏，database provider將轉換LINQ語句到特定的數(shù)據(jù)庫語言妇穴。EF也可使用原生的SQL語句爬虱。
• 變更跟蹤 Change Tracking：EF會跟蹤這個實體狀態(tài)的更改隶债。
• 保存 當調(diào)用SaveChanges()方法，EF會根據(jù)實體的變更執(zhí)行insert跑筝，update死讹，delete等命令。EF也提供了一個異步保存方法SaveChangeAsync()曲梗。
• 并發(fā)：EF默認使用Optimistic Concurrency來保護其他用戶的變更覆蓋赞警。
• 事務：當查詢或保存數(shù)據(jù)時，EF自動執(zhí)行事務管理虏两。它也提供了自定義事務處理。
• 緩存：EF提供了緩存機制，所以间聊，重復的查詢將返回緩存中的數(shù)據(jù)淳玩，而不是去訪問數(shù)據(jù)庫。
• 配置：EF是可配置的祖凫，并包含了默認配置規(guī)則集合琼蚯，用戶可使用注釋特征或Fluent API去配置EF模型。
• 遷移：EF提供了遷移命令集合惠况，可在NuGet包管理器控制臺或CLI上遭庶，執(zhí)行創(chuàng)建或管理數(shù)據(jù)庫方案。

EF版本

微軟在2008年伴隨.NET Framework 3.5一起發(fā)布了EF稠屠。從哪以后峦睡，微軟又發(fā)布了很多的EF版本翎苫。到目前為止，最新的EF版本有兩個：EF 6 和 EF Core榨了。下表列舉了EF6和EF Core的不同之處：

EF 6 的歷史版本

EF Core 歷史版本

EF 基本工作流程

下圖說明了EF基本的CRUD工作流：

EF工作流程

1. 首先阻逮，定義模型粱快，包括領域類，context類（繼承自DbContext）叔扼，配置信息事哭。EF是基于這些模型對象執(zhí)行CRUD操作的。
2. 插入數(shù)據(jù)時瓜富，添加領域對象到context中鳍咱，調(diào)用SaveChanges()方法，EF API會構建并執(zhí)行一個合適Insert語句与柑。
3. 讀取數(shù)據(jù)時谤辜，執(zhí)行Linq-to-Entities查詢語句，EF API將其轉化為對應數(shù)據(jù)庫的SQL查詢語句并執(zhí)行它价捧，結果將轉化為DO對象丑念。
4. 當context中更新或刪除對象時，調(diào)用SaveChanges()方法结蟋，EF API會構建并執(zhí)行合適的Update或Delete語句脯倚。

EF工作原理

EF API(EF 6 & EF Core)具有這些能力，包括：

• 將DO(領域模型對象)映射到數(shù)據(jù)庫集合
• 翻譯并執(zhí)行Linq語句
• 跟蹤實體在其生命周期變更嵌屎，以及保存實體的變更

EF API的首要任務是構建Entity Data Model(EDM)推正，EDM在內(nèi)存中的結構可以用來表示：概念模型，存儲模型以及者兩者兩者之間的映射宝惰。

Conceptual Model 概念模型由EF通過你定義的領域模型植榕，context和配置生成的。

Storage Model EF從數(shù)據(jù)庫集合中生成存儲模型尼夺。在code-first方案中尊残，存儲模型是由概念模型推斷出來的。在database-first方案中汞斧，它是從數(shù)據(jù)庫中推斷出來的夜郁。

Mappings 映射信息包含了概念模型和存儲模型之間的映射。

EF通過EDM執(zhí)行CRUD操作粘勒。它通過EDM從Linq語句中構建SQL竞端，以及將執(zhí)行結果轉變?yōu)閷嶓w對象。

EF 總體架構

下圖展示了EF的總體架構

ef框架架構

我們分別看看架構中的組件

EDM(Entity Data Model)：EDM由概念模型庙睡，映射和存儲模型三部分構成（見上文）事富。

Linq to Entities：L2E是一個針對對象模型編寫的查詢語言技俐，它返回定義在概念模型中的實體。

Entity SQL：Entity SQL是以一種查詢語言有點像L2E统台，但是只能運行在EF6中雕擂。相對于L2E，Entity SQL稍難贱勃，而且需要開發(fā)者單獨學習井赌。

Object Service：Object Service是訪問數(shù)據(jù)庫的主要入口點。它負責將下一層返回的數(shù)據(jù)轉換為實體對象的結構贵扰。

Entity Client Data Provider：這一次主要負責將Linq語句轉化為數(shù)據(jù)的SQL語句仇穗，它與ADO.Net進行通信，ADO.Net又向數(shù)據(jù)庫發(fā)送或檢索數(shù)據(jù)戚绕。

ADO.Net Data Provider：這一層使用標準的ADO.Net庫與數(shù)據(jù)庫通訊纹坐。

Context類

在EF中context非常重要，它類繼承自DbContext舞丛，它表示一個與數(shù)據(jù)庫的會話耘子。下面的代碼是context類的示例：

public class SchoolContext:DbConext{
    public SchoolContext(){

    }

    public DbSet<Student> Students {get;set;}
    public DbSet<StudentAddress> StudentAddresses {get;set;}
    public DbSet<Grade> Grades {get;set;}
}

上面的示例中，SchoolContext繼承自DbContext球切，使得他成為了一個context類谷誓。它包含了Student，StudentAddress以及Grade的實體集合欧聘。

context類用于從數(shù)據(jù)庫中查詢或保存數(shù)據(jù)片林。也可以用來配置領域模型端盆，數(shù)據(jù)庫關系映射怀骤，變更追蹤變更設置，緩存焕妙，事務等蒋伦。

EF中的實體

EF中的實體是應用程序的領域類，他被包含在context類的DbSet<TEntity>類型屬性中焚鹊。EF API將TEntity映射到數(shù)據(jù)庫中的表痕届，TEntity的屬性映射為表中的列。比如末患，在school應用程序中研叫，Student，StudentAddress和Grade的領域模型如下：

public class Student{
    public int StudentID {get;set;}
    public string StudentName {get;set;}
    public DateTime? DateOfBirth {get;set;}
    public byte[] Photo {get;set;}
    public decimal Height {get; set}
    public float Weight {get; set}

    //引用導航屬性
    public StudentAddress StudentAddress {get; set;}
    public Grade Grade {get; set;}
}

public partial class StudentAddress{
    public int StudentID { get; set; }
    public string Address1 { get; set; }
    public string Address2 { get; set; }
    public string City { get; set; }
    public string State { get; set; }

    //引用導航屬性
    public Student Student { get; set; }
}

public class Grade
{
    public int GradeId { get; set; }
    public string GradeName { get; set; }
    public string Section { get; set; }

    //集合導航屬性
    public ICollection<Student> Students { get; set; }
}

當他們包含在context類中的DbSet<TEntity>屬性中時璧针，它們就是實體嚷炉。而Students, StudentAddresses和Grades被稱為實體集。

實體包含兩種類型的屬性：標量屬性(Scalar Properties)和導航屬性(Navigation Properties)探橱∩暌伲基本類型的屬性稱為標量屬性绘证，標量屬性存儲實際的數(shù)據(jù)，標量屬性映射到數(shù)據(jù)中表的列哗讥。導航屬性表示該屬性關聯(lián)到另一個實體嚷那，這里又有兩種類型的導航屬性：引用導航和集合導航。

• 引用導航屬性表示杆煞，一個實體的屬性的類型是另一個實體類型魏宽。
• 集合導航屬性表示，實體屬性的類型是集合類型决乎。

EF中實體的類型

EF中有兩種實體類型：POCO實體和動態(tài)代理實體（Dynamic Proxy Entity）湖员。

• POCO實體：POCO就是一個基本類，不依賴任何框架瑞驱，EF 6和EF Core都支持POCO實體娘摔。POCO實體通過EDM生成實體類型，支持CRUD操作唤反。
• 動態(tài)代理（POCO Proxy）是運行時的代理類凳寺，它包裹了POCO實體，動態(tài)代理實體可以lazy loading彤侍。動態(tài)代理類只支持EF6（EF Core 2.0 不支持該類型）肠缨。

實體的狀態(tài)

EF API維護實體的狀態(tài)。context類執(zhí)行實體操作時盏阶，會影響實體的狀態(tài)晒奕。實體的狀態(tài)用枚舉來表示，EF 6中是System.Data.Entity.EntityState枚舉類型名斟，而EF Core中是Microsoft.EntityFrameworkCore.EntityState枚舉類型脑慧。他們有如下的枚舉值：

1. Added 執(zhí)行insert命令
2. Modified 執(zhí)行update命令
3. Deleted 執(zhí)行delete命令
4. Unchanged 無任何改變
5. Detached 不追蹤實體的狀態(tài)

context不僅保存所有實體的引用（從數(shù)據(jù)庫中獲取）砰盐，而且還能追蹤和維護實體的狀態(tài)（這個功能叫變更追蹤）闷袒。context僅會自動處理實體從Unchanged狀態(tài)到Modified狀態(tài)。其他狀態(tài)的改變必須使用明確的DbContext或DbSet方法岩梳。在調(diào)用context.SaveChanges()方法時囊骤，EF API是基于實體的state創(chuàng)建和執(zhí)行增刪改語句的。

開發(fā)模式

EF有三種不同的模式供開發(fā)者選擇：

1. Database-First
2. Code-First
3. Model-First

在數(shù)據(jù)庫優(yōu)先模式中冀值，可以使用Visual Studio集成EDM向導或執(zhí)行EF命令來存在的數(shù)據(jù)庫生成context和實體也物。EF 6對該中模式支持的非常好，EF Core也提供了有限的支持列疗。

當應用程序還沒有數(shù)據(jù)庫時滑蚯，可以使用代碼優(yōu)先模式。在這種模式下作彤，需要先寫DO和context膘魄，然后使用遷移命令創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫乌逐。開發(fā)者如果遵循領域驅動設計（Domain-Driven Design DDD）原則，喜歡先編寫領域模型然后在生成數(shù)據(jù)庫创葡。EF 6和EF Core都支持這種模式浙踢。

模型優(yōu)先模式下，Visual Studio中集成了的Visual Designer工具灿渴，可以在上面創(chuàng)建實體洛波，關系和繼承層次結構，然后生成實體骚露，context和數(shù)據(jù)庫腳本蹬挤。這種方式僅EF 6支持。

EF中的持久方式

當使用EF保存實體到數(shù)據(jù)庫中時棘幸，有兩種場景供選擇:連接場景和非連接場景焰扳。

連接場景

在連接場景下，檢索和保存實體都是使用的同一個context對象误续，這樣吨悍，它可以在對象的生命周期中保持對其狀態(tài)的追蹤。這種場景常常用在Windows應用程序或數(shù)據(jù)庫在本地的情況蹋嵌。

連接場景

上圖可以看到育瓜，檢索和保存都是使用的同一個context對象。這項做的好處是栽烂，執(zhí)行效率高躏仇，context對象保持對實體狀態(tài)的跟蹤。缺點是需要對數(shù)據(jù)庫保持長連接腺办，比較耗資源焰手。

非連接場景

檢索和保存使用不同的context對象，使用完后context對象會被自動釋放菇晃。

非連接場景

非連接場景要相對復雜些册倒，因為context對象不能追蹤實體的狀態(tài)，所以開發(fā)者在調(diào)用SaveChanges()方法前磺送，必須要設置實體的狀態(tài)。在上圖中灿意，程序使用context1檢索數(shù)據(jù)估灿，使用context2執(zhí)行CUD操作。這種模式常用在web應用程序或遠程數(shù)據(jù)庫的情況缤剧。優(yōu)點馅袁，使用較少的資源，不需要長連接荒辕。缺點汗销，在保存數(shù)據(jù)之前需要設置實體的狀態(tài)犹褒，執(zhí)行效率稍慢。