Visual Basic Entity Framework核心概念

Visual Basic 中的 Entity Framework 概述

在 Visual Basic 开发环境中，Entity Framework（EF）扮演着至关重要的角色，它是一个对象关系映射（ORM）框架，旨在帮助开发人员更轻松地处理数据库操作。通过 EF，开发人员可以使用面向对象的方式与数据库进行交互，而无需编写大量的 SQL 语句。这不仅提高了开发效率，还使得代码更加易于维护和扩展。

EF 的核心在于它能够将数据库中的表、视图等数据库对象映射为.NET 应用程序中的实体类。这些实体类就像是数据库表在代码中的“化身”，开发人员可以像操作普通对象一样操作它们，例如创建实例、设置属性值、添加到集合中等等。同时，EF 会负责将这些对象操作转换为相应的 SQL 命令，并与数据库进行交互。

实体数据模型（EDM）

EDM 的组成

概念模型（Conceptual Model）：这是 EDM 的高层抽象，它使用实体类型（Entity Types）和复杂类型（Complex Types）来描述应用程序中的数据结构。实体类型代表现实世界中的对象，例如“Customer”实体类型可能具有“Name”、“Address”等属性。在 Visual Basic 中，概念模型通过一系列的实体类来表示。例如：

Public Class Customer
    Public Property CustomerId As Integer
    Public Property Name As String
    Public Property Address As String
End Class

存储模型（Storage Model）：存储模型与数据库的物理结构直接相关，它描述了数据库中的表、列、关系等。存储模型定义了数据库的架构，包括表的名称、列的数据类型、主键和外键等信息。例如，在 SQL Server 数据库中，可能有一个名为“Customers”的表，具有“CustomerId”（主键，整数类型）、“Name”（字符串类型）和“Address”（字符串类型）列。
映射（Mapping）：映射是连接概念模型和存储模型的桥梁，它定义了概念模型中的实体类型和属性如何对应到存储模型中的表和列。通过映射，EF 知道如何将对实体类的操作转换为对数据库表的操作。例如，上述的“Customer”实体类中的“CustomerId”属性映射到“Customers”表中的“CustomerId”列。

创建 EDM

在 Visual Basic 项目中，可以通过多种方式创建 EDM。一种常见的方法是使用 Visual Studio 的 Entity Data Model Wizard。在 Visual Studio 中，右键点击项目，选择“添加” -> “新建项”，然后在弹出的对话框中选择“数据” -> “ADO.NET 实体数据模型”。按照向导的提示，可以选择从现有数据库生成模型，或者从头开始设计模型。

数据库上下文（DbContext）

DbContext 的作用

DbContext 是 EF 中的核心类之一，它代表与数据库的会话。DbContext 负责管理实体对象的生命周期，跟踪对象的状态变化，并将这些变化持久化到数据库中。它还提供了对数据库执行查询、插入、更新和删除操作的方法。

在 Visual Basic 中，通常会创建一个继承自 DbContext 的自定义上下文类。例如：

Imports System.Data.Entity

Public Class MyDbContext
    Inherits DbContext

    Public Sub New()
        MyBase.New("name=MyConnectionString")
    End Sub

    Public Property Customers As DbSet(Of Customer)
End Class

在上述代码中，MyDbContext 继承自 DbContext，构造函数接受一个连接字符串名称，用于指定要连接的数据库。Customers 属性是一个 DbSet(Of Customer)，表示数据库中“Customers”表对应的实体集合，通过它可以对“Customer”实体进行各种操作。

DbContext 的生命周期管理

正确管理 DbContext 的生命周期非常重要。一般来说，DbContext 的实例应该在需要与数据库交互的业务逻辑范围内创建和销毁。例如，在一个 Web 应用程序中，可以在一个 HTTP 请求的处理过程中创建 DbContext 实例，处理完请求后将其释放。如果 DbContext 的生命周期过长，可能会导致内存泄漏和数据一致性问题；如果生命周期过短，可能会频繁地创建和销毁数据库连接，影响性能。

实体状态与变化跟踪

实体状态

EF 会跟踪实体对象的状态，实体对象可能处于以下几种状态之一：

Added：当通过 DbSet.Add 方法将一个新的实体对象添加到 DbSet 中时，该实体对象的状态为“Added”。这表示该实体对象将在调用 SaveChanges 方法时插入到数据库中。例如：

Dim context As New MyDbContext()
Dim newCustomer As New Customer()
newCustomer.Name = "John Doe"
newCustomer.Address = "123 Main St"
context.Customers.Add(newCustomer)

Unchanged：当从数据库中查询出一个实体对象后，在未对其属性进行修改之前，该实体对象的状态为“Unchanged”。例如：

Dim context As New MyDbContext()
Dim customer = context.Customers.FirstOrDefault(Function(c) c.CustomerId = 1)

Modified：如果对处于“Unchanged”状态的实体对象的属性进行了修改，EF 会将其状态标记为“Modified”。例如：

Dim context As New MyDbContext()
Dim customer = context.Customers.FirstOrDefault(Function(c) c.CustomerId = 1)
customer.Address = "456 Elm St"

Deleted：通过 DbSet.Remove 方法将一个实体对象从 DbSet 中移除时，该实体对象的状态为“Deleted”。这表示该实体对象将在调用 SaveChanges 方法时从数据库中删除。例如：

Dim context As New MyDbContext()
Dim customer = context.Customers.FirstOrDefault(Function(c) c.CustomerId = 1)
context.Customers.Remove(customer)

Detached：如果一个实体对象既不属于任何 DbContext 的 DbSet，也未被跟踪，那么它的状态为“Detached”。例如，当一个实体对象是通过手动创建而不是从 DbContext 中查询出来的，且没有添加到任何 DbSet 中时，它就是“Detached”状态。

变化跟踪机制

EF 使用一种称为“快照”的机制来跟踪实体对象的变化。当实体对象从数据库中加载时，EF 会记录其初始状态（快照）。当对实体对象的属性进行修改时，EF 会将当前状态与初始状态进行比较，从而确定哪些属性发生了变化。只有发生变化的属性才会在调用 SaveChanges 方法时更新到数据库中。

查询数据

LINQ to Entities

在 Visual Basic 中，最常用的查询 EF 数据的方式是使用 LINQ to Entities。LINQ to Entities 允许开发人员使用 LINQ 语法对 DbSet 进行查询，就像对普通的集合进行查询一样。例如，要查询所有客户的名称：

Dim context As New MyDbContext()
Dim customerNames = From c In context.Customers
                    Select c.Name

上述代码使用 LINQ 查询从 Customers DbSet 中选择所有客户的“Name”属性，并将结果存储在 customerNames 变量中。

延迟加载与预先加载

延迟加载（Lazy Loading）：默认情况下，EF 使用延迟加载机制。当查询一个实体对象时，其相关的导航属性（例如一对多或多对一关系中的相关实体集合）不会立即加载，而是在首次访问这些导航属性时才会从数据库中加载。例如：

Dim context As New MyDbContext()
Dim customer = context.Customers.FirstOrDefault(Function(c) c.CustomerId = 1)
' 此时订单集合尚未加载
Dim orders = customer.Orders '访问订单集合时，EF 会从数据库中加载订单数据

延迟加载的优点是可以减少初始查询时的数据加载量，提高查询性能。但缺点是可能会导致多次数据库往返，尤其是在需要访问多个相关实体集合时。 2. 预先加载（Eager Loading）：为了避免延迟加载带来的多次数据库往返问题，可以使用预先加载。在 LINQ 查询中，可以使用 Include 方法来预先加载相关的实体集合。例如：

Dim context As New MyDbContext()
Dim customer = context.Customers.Include(Function(c) c.Orders).FirstOrDefault(Function(c) c.CustomerId = 1)
' 此时订单集合已经与客户数据一起加载

上述代码使用 Include 方法预先加载了客户的订单集合，这样在查询客户数据时，相关的订单数据也会一次性从数据库中加载出来。

关系映射

一对一关系

在 EF 中，可以通过数据注释或 Fluent API 来配置一对一关系。例如，假设有一个“Customer”实体和一个“CustomerDetails”实体，它们之间是一对一关系。

使用数据注释：

Public Class Customer
    Public Property CustomerId As Integer
    Public Property Name As String
    <ForeignKey("Customer")>
    Public Property CustomerDetails As CustomerDetails
End Class

Public Class CustomerDetails
    Public Property CustomerDetailsId As Integer
    Public Property Address As String
    Public Property Customer As Customer
End Class

在上述代码中，通过 ForeignKey 数据注释指定了“CustomerDetails”实体中的外键关系。 2. 使用 Fluent API：

Public Class MyDbContext
    Inherits DbContext

    Public Sub New()
        MyBase.New("name=MyConnectionString")
    End Sub

    Public Property Customers As DbSet(Of Customer)
    Public Property CustomerDetails As DbSet(Of CustomerDetails)

    Protected Overrides Sub OnModelCreating(modelBuilder As DbModelBuilder)
        modelBuilder.Entity(Of Customer)().HasOptional(Function(c) c.CustomerDetails).WithRequired(Function(cd) cd.Customer)
    End Sub
End Class

在 OnModelCreating 方法中，使用 Fluent API 配置了“Customer”和“CustomerDetails”之间的一对一关系。

一对多关系

一对多关系是数据库中常见的关系类型。例如，一个客户可以有多个订单。

使用数据注释：

Public Class Customer
    Public Property CustomerId As Integer
    Public Property Name As String
    Public Overridable Property Orders As New HashSet(Of Order)
End Class

Public Class Order
    Public Property OrderId As Integer
    Public Property OrderDate As DateTime
    Public Property CustomerId As Integer
    <ForeignKey("CustomerId")>
    Public Overridable Property Customer As Customer
End Class

在“Order”实体中，通过 ForeignKey 数据注释指定了外键“CustomerId”，同时“Customer”实体中有一个 HashSet(Of Order) 类型的导航属性来表示一对多关系。 2. 使用 Fluent API：

Public Class MyDbContext
    Inherits DbContext

    Public Sub New()
        MyBase.New("name=MyConnectionString")
    End Sub

    Public Property Customers As DbSet(Of Customer)
    Public Property Orders As DbSet(Of Order)

    Protected Overrides Sub OnModelCreating(modelBuilder As DbModelBuilder)
        modelBuilder.Entity(Of Customer)().HasMany(Function(c) c.Orders).WithRequired(Function(o) o.Customer).HasForeignKey(Function(o) o.CustomerId)
    End Sub
End Class

在 OnModelCreating 方法中，使用 Fluent API 配置了“Customer”和“Order”之间的一对多关系。

多对多关系

多对多关系在 EF 中通常通过中间表来实现。例如，一个客户可以有多个产品，一个产品也可以被多个客户购买。

使用数据注释：

Public Class Customer
    Public Property CustomerId As Integer
    Public Property Name As String
    Public Overridable Property Products As New HashSet(Of Product)
End Class

Public Class Product
    Public Property ProductId As Integer
    Public Property ProductName As String
    Public Overridable Property Customers As New HashSet(Of Customer)
End Class

在这种情况下，EF 会自动创建一个中间表来维护客户和产品之间的多对多关系。 2. 使用 Fluent API：

Public Class MyDbContext
    Inherits DbContext

    Public Sub New()
        MyBase.New("name=MyConnectionString")
    End Sub

    Public Property Customers As DbSet(Of Customer)
    Public Property Products As DbSet(Of Product)

    Protected Overrides Sub OnModelCreating(modelBuilder As DbModelBuilder)
        modelBuilder.Entity(Of Customer)().HasMany(Function(c) c.Products).WithMany(Function(p) p.Customers).Map(Sub(m)
                                                                                                                m.ToTable("CustomerProduct")
                                                                                                                m.MapLeftKey("CustomerId")
                                                                                                                m.MapRightKey("ProductId")
                                                                                                            End Sub)
    End Sub
End Class

在 OnModelCreating 方法中，使用 Fluent API 明确指定了中间表的名称以及外键列的名称。

迁移（Migrations）

什么是迁移

EF 迁移是一种用于管理数据库架构变化的机制。随着应用程序的发展，数据库架构可能需要不断更新，例如添加新表、修改列的数据类型等。EF 迁移允许开发人员以代码优先的方式管理这些架构变化，而不是手动编写 SQL 脚本来更新数据库。

创建迁移

在 Visual Studio 的 Package Manager Console 中，可以使用 Enable - Migrations 命令来启用迁移功能。启用后，会在项目中创建一个“Migrations”文件夹，其中包含一个配置文件和一些初始代码。

要创建一个新的迁移，可以使用 Add - Migration 命令，并为迁移指定一个描述性的名称。例如：

Add - Migration AddNewColumnToCustomers

上述命令会根据当前实体模型的变化创建一个新的迁移，该迁移将包含添加新列到“Customers”表的相关代码。

应用迁移

创建迁移后，可以使用 Update - Database 命令将迁移应用到数据库中。该命令会根据迁移历史记录，将尚未应用的迁移依次应用到数据库，从而更新数据库架构。例如：

Update - Database

如果需要将数据库回滚到某个特定的迁移版本，可以使用 Update - Database - TargetMigration 命令，并指定目标迁移的名称或版本号。

性能优化

减少数据库往返

如前文所述，尽量使用预先加载（Eager Loading）而不是延迟加载（Lazy Loading），以减少数据库往返次数。另外，可以使用批处理操作，例如在插入或更新多个实体时，可以将这些操作合并为一个数据库事务，减少多次执行 SaveChanges 方法。

优化查询

使用索引：确保在数据库表的查询条件列上创建适当的索引。在 EF 中，虽然开发人员主要关注对象模型，但数据库索引的优化对于查询性能至关重要。
避免不必要的投影：在 LINQ 查询中，只选择需要的属性，避免选择所有属性（例如使用 Select *），这样可以减少数据传输量。

管理内存

及时释放不再使用的 DbContext 实例，避免内存泄漏。同时，注意处理大数据集时的内存使用情况，例如可以使用分页技术来避免一次性加载过多数据到内存中。

通过深入理解和运用这些 Visual Basic Entity Framework 的核心概念，开发人员能够更高效地构建数据驱动的应用程序，提高代码的质量和可维护性，同时优化应用程序的性能。无论是小型的桌面应用还是大型的企业级 Web 应用，EF 都提供了强大的功能来满足数据访问和管理的需求。