使用实体框架进行对象关系映射

作者：丹尼斯·巴兰特、埃内吉·胡多布雷兹尼克

尽管技术发展迅速，但是管理关系数据库的主要语言仍然是 SQL。一种结构化查询语言，其根源可追溯到 20 世纪 70 年代，有许多改编的衍生产品（PostgreSQL、MySQL 等）。

编写 SQL 查询通常是一项非常耗时的工作，尤其是在数据库结构更复杂的情况下。与面向对象编程语言的典型做法不同，无需手动编写查询和对象转换，而是将类从源代码映射到数据模式，而不是反过来，这样更加自然，而且通常更简单。这节省了开发时间并且使得识别实体之间的关系变得更加容易。这种方法称为对象关系映射（ORM）。

对于 .NET 环境，微软提供了开源的 Entity Framework Core（简称 EF Core），它支持数据驱动开发（所谓的 Code First 方法），其中互连的数据被简单地收集到代表表的类中，框架使用它们来解析关系并以自己的格式创建数据库模式。这种方法的最大优点是无需了解 SQL 就可以在所需的数据库上安装数据模式。

EF Core 通过称为数据库提供程序的插件库与数据库通信，因此迁移到另一个数据库很容易。用户可以通过包管理器（C# 的 NuGet）安装这些。官方库仅适用于 Microsoft 的 SQL Server 和 Azure Cosmos DB 解决方案以及 SQLite 项目，但由于强大的开源社区，该框架几乎支持所有主要关系数据库（MySQL、PostgreSQL 等）。

作为数据建模的一个示例，让我们看一下表“学生”，该表具有属性名字（最多 20 个字符的字符串）、姓氏（最多 20 个字符的字符串）和唯一标识符（整数）。

在PostgreSQL中，我们对该表的定义如下：

除了定义名字和姓氏的基本类型之外，我们还要求它们永远不为空（NOT NULL）。 SERIAL 类型代表一个唯一的整数，在我们的例子中，它充当主键 Id。对于每个添加的实体，都会根据先前添加的身份的ID自动确定，该ID只是简单地递增。

使用 ORM 在应用程序逻辑的源代码中将表定义为类要容易得多，它会自动创建对象和相应的数据库要求。类属性上方的Key标签表示主键，Required表示该属性不能为空。

开发完成后，EF Core 允许我们自动从代码生成数据模式，并通过框架中包含的命令行工具将其部署到选定的数据库。数据库模式的逐步变化是通过所谓的迁移来管理的，这确保数据库与应用程序数据模型保持同步。新的迁移以特殊类的形式存储在 EF Core 中，是通过将当前数据模型与当前数据库模式（上次迁移的状态）进行比较创建的。

数据库连接由继承DbContext类的类抽象。其属性是映射到表的 DbSet 类型的实体的集合。

上述查询编写框架使用 LINQ 语法，它代表了从各种来源检索和处理数据的统一方法。然后将查询转换为 SQL，并将结果本身转换回对象、其属性或对象表。

下面的示例显示了对已知入学编号的学生的查询。只需使用主键值（ID）调用一次 Find 方法就足够了。

如果我们想在不使用 ORM 工具的情况下实现相同的结果，则需要更多的代码。显示了使用 NpgSql 库的示例。首先，我们需要创建代表 SQL 查询和数据库读取的对象，但我们需要小心正确地包含参数以避免潜在的漏洞，例如SQL 注入。这次我们必须自己创建学生对象，但是我们必须小心查询中属性的顺序以及查询中出现错误的可能性。

因此，对象关系映射为我们提供了一个抽象层，由于它映射自面向对象的开发计划，因此可以显著加快软件开发速度，因为 SQL 代码不必与源（通常是面向对象的）代码分开编写。编写良好的 ORM 支持应用程序设计的良好开发模式和实践，同时也允许不熟悉 SQL 的开发人员更轻松地将关系数据库集成到他们的应用程序中。

然而，必须强调的是，ORM 并不是一个完美的解决方案。其弱点恰恰在于它给我们提供的抽象概念。它生成的 SQL 代码比开发人员编写的要多得多，这会严重影响应用程序速度、隐藏不良的数据库访问实践，并且还会造成向后兼容性问题。虽然生成的代码在大多数情况下是正确的，但仍然建议手动检查和测试它。

对象关系映射不是 .NET 环境原生的功能。大多数针对不同语言的框架和库都提供该功能。例如 Python 的 Django、Go 的 Gorm、Java 的 Spring、JavaScript（或 Node.js）的 Prisma……