一、Entity Framework概要

Entity Framework是微軟的Object Relational Mapper(對(duì)象關(guān)系映射)，也就是我們平常說(shuō)的ORM，它可以讓?xiě)?yīng)用程序開(kāi)發(fā)者將關(guān)系型數(shù)據(jù)作為業(yè)務(wù)模型來(lái)使用，也消除了開(kāi)發(fā)者為數(shù)據(jù)訪問(wèn)編寫(xiě)的絕大多數(shù)管道代碼的需要（比如使用ADO.NET）。Entity Framework提供了一個(gè)綜合的、基于模型的系統(tǒng)，通過(guò)擺脫為所有的領(lǐng)域模型編寫(xiě)相似的數(shù)據(jù)訪問(wèn)代碼，使得開(kāi)發(fā)者創(chuàng)建數(shù)據(jù)訪問(wèn)層是如此之簡(jiǎn)單。Entity Framework的首發(fā)版本是EF3.5，是伴隨著.NET Framework 3.5 SP1和VS 2008 SP1一同發(fā)布的。從那之后，EF已經(jīng)進(jìn)化了很多很多，當(dāng)前版本是6.1.3。
Entity Framework通過(guò)開(kāi)啟數(shù)據(jù)訪問(wèn)和將數(shù)據(jù)表示為概念化模型（即一系列的實(shí)體類(lèi)和關(guān)系），減輕了創(chuàng)建數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的任務(wù)。應(yīng)用程序可以執(zhí)行基本的CRUD（CRUD是指在做計(jì)算處理時(shí)的增加(Create)、查詢(xún)(Retrieve)（重新得到數(shù)據(jù)）、更新(Update)和刪除(Delete)幾個(gè)單詞的首字母簡(jiǎn)寫(xiě)。主要被用在描述軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)或者持久層的基本操作功能。）操作，以及輕松地管理實(shí)體間的一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多關(guān)系。

EF是微軟主推的數(shù)據(jù)存取技術(shù)，其他一些重要的微軟技術(shù)領(lǐng)域，比如ASP.NET MVC、WCF等，都使用EF構(gòu)建數(shù)據(jù)存取層。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，現(xiàn)在通常使用EF來(lái)構(gòu)建應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)存取層。

二、使用Entity Framework的一些好處

因?yàn)殚_(kāi)發(fā)者不需要為數(shù)據(jù)訪問(wèn)編寫(xiě)所有需要的ADO.NET管道代碼（所謂管道代碼即創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接、打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)、執(zhí)行查詢(xún)、返回?cái)?shù)據(jù)、關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)），因此可以節(jié)省很多開(kāi)發(fā)時(shí)間。
我們可以使用更高級(jí)的語(yǔ)言（例如C#）來(lái)編寫(xiě)所有的數(shù)據(jù)訪問(wèn)邏輯而不是編寫(xiě)SQL查詢(xún)和存儲(chǔ)過(guò)程。
因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)表沒(méi)有高級(jí)的關(guān)系（如繼承），然而實(shí)體是可以有的，所以業(yè)務(wù)模型（也就是概念模型）可以使用實(shí)體間的關(guān)系來(lái)適配應(yīng)用領(lǐng)域。
底層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以相對(duì)輕松地被取代，因?yàn)樗械臄?shù)據(jù)訪問(wèn)邏輯都呈現(xiàn)在應(yīng)用層而不是數(shù)據(jù)層。

• 開(kāi)源，且有足夠的資源投入，持續(xù)完善。
• 可以訪問(wèn)多種數(shù)據(jù)庫(kù)（如Oracle、DB2、MySQL等），但與SQL Server配合得最好。
• 更好地將應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)隔離開(kāi)了。
• 足夠靈活：支持三種開(kāi)發(fā)模式。

三、缺點(diǎn)

沒(méi)有原生編寫(xiě)的SQL語(yǔ)句執(zhí)行速度快。

四、EF的系統(tǒng)架構(gòu)與基本原理

從上圖中可以看出，EF在底層使用ADO.NET data provider，因此，它可以看成是對(duì)現(xiàn)有ADO.NET技術(shù)的一個(gè)“增強(qiáng)版”。
ADO.NET對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存取引擎的封裝較少，因此，開(kāi)發(fā)效率不如EF，但性能有保證。
EF提供了更高層的抽象，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，使用靈活，但性能比直接使用ADO.NET會(huì)有損失（因?yàn)樗嗔艘粋€(gè)將LINQ查詢(xún)轉(zhuǎn)換為SQL命令的步驟）。

五、什么是ORM

幾乎所有的商業(yè)軟件都要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，多年來(lái)，Relational Database Management System（RDBMS）一直是開(kāi)發(fā)者尋求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。ORM是允許開(kāi)發(fā)者使用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言訪問(wèn)RDBMS數(shù)據(jù)的一系列技術(shù)?？捎玫腞DBMS包括SQL Server, Oracle, DB2, MySQL等等。這些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有一些共性。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都支持一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)都包含數(shù)據(jù)表，每個(gè)表都以表格的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且被分成了列和行。多個(gè)表中的數(shù)據(jù)行可能相互關(guān)聯(lián)。比如，一個(gè)訂單Order表中的Id可能存儲(chǔ)在一個(gè)流水表Transaction中。
過(guò)去，在像EF這樣的工具出現(xiàn)之前，開(kāi)發(fā)者都是在軟件代碼內(nèi)部嵌套的sql語(yǔ)句，這是因?yàn)榫幊陶Z(yǔ)言不能原生理解Sql。比如，要從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果作為對(duì)象操作，必須使用ADO.NET要寫(xiě)相當(dāng)數(shù)量的代碼才行。具體來(lái)說(shuō)，先定義一個(gè)存儲(chǔ)person的類(lèi)，然后打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，創(chuàng)建具有查詢(xún)文本的命令，再執(zhí)行該命令的reader，然后對(duì)該reader的結(jié)果進(jìn)行迭代，最后再使用來(lái)自reader的數(shù)據(jù)填充Person類(lèi)的實(shí)例。你會(huì)看到，這里包含了很多步驟，而且更重要的是，這樣寫(xiě)的代碼維護(hù)成本很高。比如，數(shù)據(jù)庫(kù)中改了一個(gè)列名，這樣還要去代碼中進(jìn)行相應(yīng)更改，否則運(yùn)行時(shí)就會(huì)拋出異常。此外，我們數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的是標(biāo)量值數(shù)據(jù)（int,string等），但我們的目標(biāo)是一個(gè)對(duì)象或者對(duì)象圖。這樣看來(lái)，這種訪問(wèn)數(shù)據(jù)的方式有很多問(wèn)題。

首先，RDBMS的列類(lèi)型和.Net類(lèi)型之間有類(lèi)型失配；其次，存儲(chǔ)和目標(biāo)之間也不匹配，前者是標(biāo)量值的集合，后者是具有屬性的對(duì)象。更糟糕的是，鍵入我們的person對(duì)象有一個(gè)更復(fù)雜的屬性List Phones，該屬性代表其他表的集合。這些問(wèn)題在OOP和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中被稱(chēng)為“阻抗失配”（impedance mismatch）。
ORM這些工具出現(xiàn)的原因就是為了解決這種失配問(wèn)題。ORM工具將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)表示為對(duì)象，這比起傳統(tǒng)的代碼有很多優(yōu)勢(shì)：
它們使用原生.net類(lèi)型暴露數(shù)據(jù)，使用簡(jiǎn)單的屬性暴露相關(guān)的數(shù)據(jù)，提供編譯時(shí)檢查。
最后，在后面會(huì)看到，你會(huì)寫(xiě)更少的代碼。更少的代碼意味著更少的bugs，不是嗎？：）

六、Entity Framework簡(jiǎn)史

多年來(lái)，有許多ORM工具進(jìn)入市場(chǎng)，有開(kāi)源的，也有商業(yè)的。微軟也開(kāi)發(fā)了自己的ORM工具。第一個(gè)是內(nèi)置于.Net 3.5的LINQ to SQL。該ORM僅支持SQL Server和SQL Server Compact。2008年第一次發(fā)布的Entity Framework是第二次嘗試，相較于LINQ to SQL有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，有自己的provider架構(gòu)，因此對(duì)于所有的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)引擎都是開(kāi)放的，而不僅僅是SQL Server?，F(xiàn)在所有的主要RDBMS都有Entity Framework provider。
Entity Framework經(jīng)歷了很多版本。
第一版只支持Database First。這意味著你要將設(shè)計(jì)器指向一個(gè)已存在的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后就會(huì)生成一個(gè)包含數(shù)據(jù)庫(kù)和表抽象的代碼。除了代碼之外，還會(huì)創(chuàng)建一個(gè)EDMX文件，該XML文件包含了實(shí)體數(shù)據(jù)模型（因此你也就知道了EDMX的意思了Entity Data Model Xml）。它包括三個(gè)模型：邏輯，存儲(chǔ)和映射。邏輯模型（有時(shí)也叫概念模型）就是使用C#進(jìn)行編碼的那個(gè)，存儲(chǔ)模型描述了數(shù)據(jù)是如何存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中的，映射模型提供了邏輯模型和存儲(chǔ)模型之間的映射。如果你在數(shù)據(jù)庫(kù)中更改了東西，那么你也要更新生成的模型，C#代碼也要再次生成。映射模型有一個(gè)基于ObjectContext的類(lèi)，該類(lèi)有數(shù)據(jù)庫(kù)中每張表的集合屬性，每個(gè)集合都是一個(gè)泛型集合，集合中的元素類(lèi)型是從EF中的一個(gè)基類(lèi)中繼承的。每個(gè)類(lèi)都有屬性和相應(yīng)的數(shù)據(jù)表中的列對(duì)應(yīng)。
第二版，也就是EF4，也開(kāi)始支持Model-First了。這樣 ，我們就可以使用設(shè)計(jì)面板創(chuàng)建實(shí)體類(lèi)，然后設(shè)計(jì)器會(huì)產(chǎn)成SQL腳本來(lái)生成數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于這種方法，仍會(huì)生成EDMX文件，最終的結(jié)果是和Database First是相同的。
最后，EF的Code First在版本4.1中引入。Code First不需要EDMX文件了，每個(gè)實(shí)體也不需要從EF的基類(lèi)中繼承了。這樣，代碼變得更加容易測(cè)試。這種方法也不需要依賴(lài)設(shè)計(jì)器了，你只需要編寫(xiě)類(lèi)就行，而且它們會(huì)自動(dòng)地映射到數(shù)據(jù)庫(kù)中的表。當(dāng)前的EF 6.1.3中的Code First已經(jīng)相當(dāng)強(qiáng)大了。

七、Entity Framework具有的潛力

EF對(duì)于微軟開(kāi)發(fā)者可以做很多事情。
首先，它可以將數(shù)據(jù)庫(kù)暴露成對(duì)象的集合，這是通過(guò)利用很多關(guān)鍵的類(lèi)完成的。前提是你要了解DbContext,這個(gè)類(lèi)是EF Code First的核心，在高層次上是數(shù)據(jù)庫(kù)抽象。數(shù)據(jù)庫(kù)包含了表，每個(gè)表又包含了行和列。DbContext有泛型集合屬性，每個(gè)屬性的類(lèi)型是DbSet<TRowType>對(duì)應(yīng)于每個(gè)表。集合中的每個(gè)對(duì)象指的是一個(gè)實(shí)體，代表相應(yīng)表中的一行。數(shù)據(jù)表中的列是定義在TRowType類(lèi)中的屬性。一旦這個(gè)結(jié)構(gòu)布局好了，那么你就能夠通過(guò)LINQ查詢(xún)來(lái)查詢(xún)底層的數(shù)據(jù)庫(kù)了。如果你將一個(gè)全新的TRowType類(lèi)的實(shí)例添加到父集合中，然后使用DbContext API保存更改，那么這個(gè)新的對(duì)象就會(huì)變成相應(yīng)表中的一行，該對(duì)象的每個(gè)屬性的值就會(huì)變成該行相應(yīng)的列值。此外，EF有能力表示其他的數(shù)據(jù)庫(kù)工件，比如存儲(chǔ)過(guò)程和函數(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的進(jìn)化是很重要的一個(gè)問(wèn)題，在大多數(shù)情況，隨著應(yīng)用程序的變化，你需要添加列和表，EF是通過(guò)Migration（遷移）功能來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的。這個(gè)能力允許你通過(guò)C#代碼更改數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，除了添加和刪除表和列之外，還可以添加索引。Migration可以沒(méi)有數(shù)據(jù)損失地進(jìn)化數(shù)據(jù)庫(kù)模式。你將會(huì)看到，EF會(huì)暴露你需要使用C#訪問(wèn)的一切數(shù)據(jù)而不需要編寫(xiě)SQL，并且像對(duì)待你整個(gè)應(yīng)用程序代碼的一部分來(lái)對(duì)待數(shù)據(jù)庫(kù)。你可以將migration代碼遷入到源代碼控制系統(tǒng)（Git/SVN）中，因?yàn)樗彩荂#代碼！

八、Entity Framework的架構(gòu)

EF構(gòu)建在provider架構(gòu)之上。當(dāng)開(kāi)發(fā)者使用C#創(chuàng)建一個(gè)LINQ查詢(xún)時(shí)，EF框架引擎會(huì)連接一個(gè)provider，將它轉(zhuǎn)換成實(shí)際的SQL語(yǔ)句，最后發(fā)往數(shù)據(jù)庫(kù)。任何給定的provider都是連接Entity Framework和一個(gè)特定的RDBMS的橋梁。一旦該provider執(zhí)行了最終的SQL命令，結(jié)果就被EF物質(zhì)化到.NET對(duì)象中。Data reader就是為了這個(gè)目的。理解EF構(gòu)建于ADO.NET之上非常重要，因此，EF也使用了諸如connection，command，和data reader的概念。談到數(shù)據(jù)持久化，也就是插入，更新和刪除功能，插入時(shí)，開(kāi)發(fā)者將一個(gè)實(shí)體類(lèi)的實(shí)例添加到數(shù)據(jù)庫(kù)上下文中。相似地，之前添加到上下文中的實(shí)例被標(biāo)記為changed或deleted，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)即將執(zhí)行更新和刪除的語(yǔ)句。EF會(huì)檢查上下文中的每個(gè)對(duì)象，再次使用provider來(lái)創(chuàng)建RDBMS特定的insert,update,或delete命令。

九、Entity Framework建模和持久化

EF依賴(lài)概念模型完成工作，首先來(lái)理解一下什么是Entity Data Model（EDM）以及EF如何使用它管理數(shù)據(jù)庫(kù)操作。

理解EDM

概念數(shù)據(jù)模型是EF的核心。要使用EF,我們必須創(chuàng)建概念數(shù)據(jù)模型，即EDM。EDM定義了我們的概念模型類(lèi)，這些類(lèi)之間的關(guān)系，以及這些模型到數(shù)據(jù)庫(kù)模式之間的映射。
一旦創(chuàng)建了EDM,我們就可以對(duì)概念模型執(zhí)行所有的CRUD操作，EF會(huì)將所有的這些對(duì)象查詢(xún)翻譯成數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)（SQL）。一旦這些查詢(xún)執(zhí)行了，EF就會(huì)將返回的結(jié)果轉(zhuǎn)成概念模型對(duì)象實(shí)例。EF會(huì)使用存儲(chǔ)在EDM中的映射信息來(lái)執(zhí)行對(duì)象查詢(xún)到SQL查詢(xún)，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)到概念模型的翻譯。
一旦EDM準(zhǔn)備就緒，我們就可以使用模型對(duì)象來(lái)執(zhí)行CRUD操作。要能夠執(zhí)行CRUD操作，我們必須使用ObjectContext類(lèi)。接下來(lái)讓我們理解一下這個(gè)類(lèi)。

理解ObjectContext類(lèi)

一旦我創(chuàng)建了EDM，我就有了應(yīng)用程序中可以使用的所有的實(shí)體。然而，我還需要一個(gè)東西來(lái)讓我在這些實(shí)體上執(zhí)行各種操作。它就是EF中的ObjectContext類(lèi)。
ObjectContext類(lèi)是EF中的主要對(duì)象。它負(fù)責(zé)：

• 管理數(shù)據(jù)庫(kù)連接。
• 提供執(zhí)行CRUD操作的支持。
• 追蹤模型的更改，目的在于在數(shù)據(jù)庫(kù)中更新模型。

ObjectContext類(lèi)可以理解成管理EDM中所有實(shí)體的東西，讓我們?yōu)檫@些實(shí)體執(zhí)行所有的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。當(dāng)我們想要保存一個(gè)新的或者更改的對(duì)象到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，我們必須調(diào)用ObjectContext類(lèi)中的SaveChanges方法。
還有另一個(gè)類(lèi)DbContext,它和ObjectContext類(lèi)很相似。實(shí)際上，Dbcontext類(lèi)就是ObjectContext類(lèi)的封裝類(lèi)。它是一個(gè)更新的API，而且它提供了更好的API來(lái)管理數(shù)據(jù)庫(kù)連接和執(zhí)行CRUD操作。因?yàn)镈bContext是更好的API，所以我們會(huì)使用DbContext來(lái)執(zhí)行所有的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。

十、Entity Framework的三種開(kāi)發(fā)風(fēng)格

• Database First:這是一種用于已存在數(shù)據(jù)庫(kù)模式的方法。使用這種方法，EDM是從數(shù)據(jù)庫(kù)模式中生成的，這種方法最適合于使用了已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用。
• Code First:這種方法中，所有的領(lǐng)域模型都是以類(lèi)的形式編寫(xiě)的。這些類(lèi)會(huì)建立我們的EDM，數(shù)據(jù)庫(kù)模式會(huì)從這些類(lèi)中創(chuàng)建。這種方法最適合于那些高度以領(lǐng)域?yàn)橹行牟⑶翌I(lǐng)域模型類(lèi)創(chuàng)建優(yōu)先的應(yīng)用程序。這里需要的數(shù)據(jù)庫(kù)只是為了這些領(lǐng)域模型的持久化機(jī)制。
• Model First:這種方法和Code First方法很相似，但是這種情況下我們使用了EDM視覺(jué)設(shè)計(jì)器來(lái)設(shè)計(jì)我們的模型。數(shù)據(jù)庫(kù)模式和類(lèi)將會(huì)通過(guò)這個(gè)概念模型生成。該模型將會(huì)給我們創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的SQL語(yǔ)句，然后我們可以使用它來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)并連接應(yīng)用程序。

三種開(kāi)發(fā)風(fēng)格的比較：

Database First

主要的好處就是：如果數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)存在了，那么只需要花一點(diǎn)時(shí)間就可以編寫(xiě)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。EDM可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中生成，然后根據(jù)需求更改EDM。
一些場(chǎng)景：
對(duì)遺留的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
當(dāng)其他團(tuán)隊(duì)的DBA完成了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，一旦數(shù)據(jù)庫(kù)完成，應(yīng)用開(kāi)發(fā)就要開(kāi)始。
當(dāng)要開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用時(shí)，應(yīng)用領(lǐng)域模型就是數(shù)據(jù)庫(kù)本身，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)頻繁修改來(lái)滿(mǎn)足新的需求。

Model First

和Database First相似，Model First最終以EDM結(jié)束。使用該EDM,我們可以創(chuàng)建概念模型和數(shù)據(jù)庫(kù)。使用這種方法的唯一原因就是我們真的想要使用視覺(jué)實(shí)體設(shè)計(jì)器。

Code First

Code First對(duì)于所有的業(yè)務(wù)邏輯以類(lèi)實(shí)現(xiàn)，并且數(shù)據(jù)庫(kù)只用作這些模型的持久化機(jī)制時(shí)很有用。
選擇Code First的一些原因：
數(shù)據(jù)庫(kù)只是作為模型的持久化機(jī)制，即數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有邏輯。
完全控制代碼，即沒(méi)有自動(dòng)生成的模型和上下文代碼。
數(shù)據(jù)庫(kù)不會(huì)手動(dòng)更改。模型類(lèi)總是更改，然后數(shù)據(jù)庫(kù)基于模型類(lèi)的更改而更改。

十一、如何選擇持久化方法

方法一：工作流決定樹(shù)

方法二：檢查清單

到此這篇關(guān)于Entity Framework系統(tǒng)架構(gòu)與原理的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。