3. Теоретическая часть

Microsoft® SQL Server™ 2008 – это надежная, эффективная и интеллектуальная платформа управления данными, готовая к работе в самых ответственных и требовательных бизнес-приложениях, помогающая сократить затраты на обслуживание существующих систем и разработку новых приложений, и предоставляющая широкие возможности BI для всех сотрудников вашей компании.

SQL Server 2008 R2 содержит ряд новых функций, позволящих вашей организации уверенно масштабировать операции с базами данных, повысить производительность труда ИТ-специалистов и разработчиков, а также внедрить хорошо масштабируемое и управляемое решение для бизнес-анализа без использования программирования.

Microsoft Visual Studio - линейка продуктов компании Майкрософт, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы как в родном, так и в управляемом кодах для всех платформ, поддерживаемых Microsoft Windows, Windows Mobile, Windows CE, .NET Framework, .NET Compact Framework и Microsoft Silverlight.

Visual Studio включает в себя редактор исходного кода с поддержкой технологии IntelliSense и возможностью простейшего рефакторинга кода. Встроенный отладчик может работать как отладчик уровня исходного кода, так и как отладчик машинного уровня. Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных. Visual Studio позволяет создавать и подключать сторонние дополнения (плагины) для расширения функциональности практически на каждом уровне, включая добавление поддержки систем контроля версий исходного кода (как например, Subversion и Visual SourceSafe), добавление новых наборов инструментов (например, для редактирования и визуального проектирования кода на предметно-ориентированных языках программирования или инструментов для прочих аспектов цикла разработки программного обеспечения (например, клиент Team Explorer для работы с Team Foundation Server).

Visual Studio 2010 (кодовое имя Hawaii, для Ultimate — Rosario; внутренняя версия 10.0) — выпущена 12 апреля 2010 года вместе с .NET Framework 4.0. Visual Studio включает поддержку языков C# 4.0 и Visual Basic .NET 10.0, а также языка F#, отсутствовавшего в предыдущих версиях.

ADO.NET Entity Framework (EF) - объектно-ориентированная технология доступа к данным, является object-relational mapping (ORM) решением для .NET Framework от Microsoft. Предоставляет возможность взаимодействия с объектами как посредством LINQ в виде LINQ to Entities, так и с использованием Entity SQL. Для облегчения построения web-решений используется как ADO.NET Data Services (Astoria), так и связка из Windows Communication Foundation и Windows Presentation Foundation, позволяющая строить многоуровневые приложения, реализуя один из шаблонов проектирования MVC, MVP или MVVM.

Релиз ADO.NET Entity Framework состоялся 11 августа 2008 года в составе .NET Framework 3.5 Service Pack 1 и Visual Studio 2008 Service Pack 1. В VS 2008 вошёл EDM Wizard для реверс-инжиниринга существующих баз данных и EDM Designer для редактирования сгенерированных моделей или создания их с нуля.

Новая версия Entity Framework 4.0 предстала перед широкой общественностью 12 апреля 2010 года в составе релиза Visual Studio 2010 и .NET Framework 4.0.

Создание Модели данных Entity (EDM)

Существует несколько подходов создания EDM. Рассмотрим их подробнее.

База данных вначале (Database first)

Данный подход подразумевает, что в первую очередь проектируется и разрабатывается база данных. Это может быть сделано при помощи любых доступных разработчику инструментов. После этого на её основе Entity Framework создаст описание EDM и классы Концептуальной модели.

При таком варианте проектирования архитектуры приложения главная роль отводится структуре базы данных. Классы бизнес логики вынуждены адаптироваться под неё. Однако это позволяет максимально раскрыть потенциал используемой системы управления базами данных.

Чтобы использовать рассматриваемый подход в своем проекте, необходимо выбрать пункт "Add Item" в контекстном меню проекта и добавить описание Модели данных Entity (ADO.NET Entity Data Model).

В появившемся диалоге "Entity Data Model Wizard" нужно выбрать вариант "Generate from a database". После этого потребуется указать базу данных и параметры соединения с ней (выбрать или создать строку соединения). В результате в проект будет добавлен EDMX-файл, который содержит описание EDM в формате XML.

Для редактирования созданного описания используется специальный дизайнер. В качестве примера возьмем базу данных, которая может быть разработана для создаваемого демонстрационного веб-приложения. Вид созданной на её основе EDM представлен на рисунке.

Каждый представленный здесь класс в терминологии Entity Framework называется сущностью. Все их свойства разделены на две группы:

1. Связанные напрямую с полями базы данных: Id, Title, и т. д.

2. Навигационные (например): Language, Publisher, Tags.

Последние не имеют прямых аналогов среди полей базы данных и созданы исходя из анализа связей таблиц. Они позволяют удобно и просто запрашивать связанную c данной сущностью информацию. Например, список книг на определенном языке можно получить используя коллекцию BookDetails у соответствующего экземпляра Language.

Кроме того, стоит обратить внимание, что между сущностями указаны не только связи, но и их тип. При этом символ "звездочка" обозначает неограниченное число элементов (many). Так в приведенном примере есть следующие варианты:

• *–1 – тип One-to-many (одна ко многим). Т.е. любой записи в таблице BookDetails соответствует одна запись в Language. И наоборот, одной записи в таблице Language может соответствовать любое число записей в BookDetails.

• *–0..1 – также тип One-to-many (одна ко многим), но этом связь не обязательно должна существовать для каждой записи в таблице BookDetails.

• *–* – этот вариант указывает на связь типа Many-to-many (многие ко многим). В частности любой книге (BookDetails) соответствует любое число ключевых слов (Tag), как и наоборот.

Модель вначале (Model first)

Следующий подход к разработке Модели данных Entity называется Модель вначале. Он является противоположностью предыдущего варианта. При этом изначально в дизайнере создается описание EDM, руководствуясь требованиями бизнес-логики. После чего на его основе генерируется база данных.

Необходимо аккуратно использовать данный подход, т.к. неверные архитектурные решения могут нанести урон производительности базы данных, а значит и приложения в целом.

Добавление в проект описания EDM практически аналогично. Отличие только в диалоге "Entity Data Model Wizard", где необходимо выбрать пункт "Empty Model". После завершения работ по созданию Модели остается только сгенерировать базу данных. Для этого нужно выбрать пункт "Generate Database from Model" в контекстном меню дизайнера.

Код вначале (Code First)

В рассмотренных выше вариантах классы Модели получаются путем их автоматической генерации. А что если классы Модели уже есть? Или, например, удобнее написать их С# код, чем рисовать в дизайнере?

Начиная с версии 4.1 в Entity Framework еще один подход к разработке описания EDM – Код вначале. С его помощью можно создать базу данных на основе классов C# или Visual Basic. Причем для этого достаточно даже их самого простого варианта – POCO (Plain Old CLR Object).

Для использования этого подхода достаточно указать Entity Framework используемые типы. Большая часть работы делается на основе соглашений. Однако при необходимости можно использовать атрибуты для задания необходимых параметров.

Такой подход позволяет очень сильно сократить время разработки на начальном этапе. Например, при проверке некой идеи, разработчик может полностью сосредоточиться на Модели и бизнес-логике, оставив на какое-от время вопрос о базе данных в стороне.

Этот вариант будет рассмотрен чуть позже на конкретном примере. А сейчас давайте посмотрим, какие возможны варианты сопоставления классов и таблиц.

Соответствие наследования таблицам в базе данных

Независимо от используемого способа создания EDM, можно столкнуться с задачей, которая в языках высокого уровня решается с использованием наследования. Но каким образом можно отразить это в базе данных? Существует три подхода для решения этой проблемы.

Используем пример, чтобы сделать дальнейшее описание более понятным. Предположим, что в Модели автомобильного каталога существует базовый класс Car и два его наследника CivilCar и SportCar.

Таблица для каждого конкретного типа (Table per concrete type или TPC)

Это самый простой тип сопоставления, в результате которого будут созданы отдельные самостоятельные таблицы для каждого конкретного типа.

Для указанных выше классов их будет три: Cars, CivilCars и SportCars. Стоит учесть, что в случае необходимости получить полный список автомобилей, в запросе будут использоваться все эти таблицы.

Таблица для каждого типа (Table per type или TPT)

В данном случае будет создано несколько таблиц:

• одна таблица на основе базового класса, которая будет содержать общие для всех классов поля.

• несколько вспомогательных, в которых разместиться специфичные для каждого потомка данные.

Таким образом, в предложенном примере будет основная таблица Cars и две вспомогательные – CivilCars и SportCars. Подобное решение может быть выгодно, если большая часть запросов требует только информацию, соответствующую свойствам класса Car. Например, наиболее часто выводится полный список автомобилей, а уже по выбранным моделям отображаются подробные данные.

Таблица для иерархий (Table per hierarchy или TPH)

Последний подход позволяет создать одну общую таблицу для всех классов. Тип, к которому относится конкретная запись, в этом случае указывается в специальным поле. Здесь есть принципиальный момент: необходимо чтобы все свойства, добавленные в классах-наследниках, могли принимать значение null. Дело в том, именно оно будет указываться в полях, у которых нет аналогов в сохраняемом экземпляре.

В рассматриваемом примере будет создана таблица Cars, содержащая перечень всех свойств всех наследников класса Car.

Указание строки соединения

После создания EDM может потребоваться указание строки соединения для Entity Framework. Обратите внимание, что при использовании дизайнера она будет автоматически внесена в конфигурацию приложения. А вот в случае применения подхода Код вначале, её необходимо добавить самостоятельно.

Использование файла конфигурации (app.config или web.config)

Строка соединения Entity Framework выглядит несколько отличающейся от привычного варианта, используемого в ADO.NET.

В данном случае в файл web.config добавляется новая строка соединения с следующими параметрами:

• name – имя строки соединения. В данном примере это BookCatalogEntities;

• connectionString – параметры соединения для Entity Framework:

  • metadata – где расположены метаданные EDM. Три указанных файла отвечают за Контестную модель (csdl), Модель хранилища (ssdl) и Модель соотношения (msl).

  • provider – имя провайдера данных для Entity Framework. В данном случае это System.Data.SqlClient для работы с SQL Server или SQL Server Express.

  • provider connection string – параметры соединения. Содержимое этого параметра зависит от выбранного провайдера данных.

• providerName – имя провайдера данных для приложения. Оно всегда равно System.Data.EntityClient.

При использовании подхода Код вначале отпадает необходимости в указании EDM.

Разумеется, параметры соединения можно указать в коде самого приложения. Это может быть необходимо, если некоторые из параметров не известны на момент компиляции приложения и вводятся пользователем, например, в настройках.

Есть два способа программного указания строки соединения:

• создать её как обычную строку, используя string и StringBuilder.

• воспользоваться специальным классом EntityConnectionStringBuilder, который предоставляет следующие свойства:

• Metadata – соответствует секции metadata в варианте рассмотренном выше;

• Provider – указывает используемого провайдера данных;

• ProviderConnectionString – настраивает параметры соединения провайдера.

• ConnectionString – строка соединения. Свойство доступно только для чтения.

Все что остается – создать новый контекст данных ObjectContext с новой строкой соединения. В этом с случае также придется создать самостоятельно все необходимые объекты типа ObjectSet<T>. Выбираем язык запросов.

Как уже было отмечено, для создания запроса клиент может использовать один из двух языков:

• Entity SQL – использует текстовый для представления запросов. Внешне схож с стандартным SQL, но отличается от него функциями. Необходимо отметить, что только с использованием Entity SQL можно напрямую обращаться к Клиентскому провайдеру данных Entity, минуя слой Службы объектов. В некоторых сценариях это может дать большой прирост в производительности.

• LINQ to Entities – является диалектом языка запросов LINQ для Entity Framework и использует его синтаксис. Стоит отметить, что поддерживаются не все доступные методы. При этом их использование не является ошибкой на этапе компиляции. Однако в процессе выполнения приложения будет выброшено исключение NotSupportedException.

Какой язык предпочтительнее? Однозначного ответа быть не может. У каждого из них есть свои плюсы. Поэтому данные вопрос, с учетом текущей задачи, каждый должен решить для себя сам.

Принципы получения и модификации данных

Как уже было отмечено в прошлой части, сделать запрос можно двумя способами:

• Обратиться с помощью Entity SQL или LINQ to Entities к слою Служб объектов.

• Использовать Entity SQL для запроса напрямую к слою Клиентского провайдера данных Entity.

Рассмотрим принцип использования только первого варианта.

Основным объектом, который обеспечивает взаимодействие клиентского кода со слоем Служб объектов является контекст данных. Он представлен классом, унаследованным от ObjectContext или DbContext. Последний используется в подходе Код вначале.

Стоит отметить, что ObjectContext и DbContext не являются абстрактными. Механизм наследования используется только для того, чтобы добавить в новый класс свойства, отвечающие за доступ к данным. Их тип ObjectSet<T> или DbSet<T> соответственно, а имена совпадают с именами сущностей Модели. Эти свойства позволяют работать с объектами базы данных используя к LINQ to Entities.

Полученные объекты отслеживаются слоем Служб объектов. Поэтому при вызове метода сохранения изменений, база данных будут соответствующе модифицирована.

Для завершения некоторых операций базы данных, например для выполнения команд, требуется значительное время. В таком случае однопотоковые приложения должны блокировать другие операции и ждать окончания команды перед тем, как они смогут продолжить свои собственные операции. В противоположность этому, так как поток переднего плана может назначать долговременные операции фоновому потоку, он остается активным во время всей операции. Приложение Windows, например, делегирующее долговременную операцию фоновому потоку, позволяет потоку пользовательского интерфейса реагировать при выполнении операции.

.NET Framework предоставляет несколько асинхронных шаблонов конструирования, которые разработчики могут использовать для извлечения преимуществ из фоновых потоков и освобождает пользовательский интерфейс высокоприоритетных потоков от выполнения других операций. ADO.NET поддерживает те же шаблоны конструирования в его классе SqlCommand. Конкретнее, методы BeginExecuteNonQuery, BeginExecuteReader и BeginExecuteXmlReader в сочетании с методами EndExecuteNonQuery, EndExecuteReader и EndExecuteXmlReader предоставляют асинхронную поддержку.

Эти методы поддерживаются только в Microsoft Windows XP и Windows 2000, но не в Windows 98 или Windows ME. Асинхронное программирование является основной функцией .NET Framework, а ADO.NET пользуется всеми преимуществами стандартных шаблонов конструирования.

Хотя использование асинхронной техники при помощи функций ADO.NET не требует какого-либо дополнительного специального рассмотрения, имеется большая вероятность того, что большинство разработчиков будет использовать асинхронные функции в ADO.NET, а не в других областях .NET Framework. Важно знать о преимуществах и проблемах создания многопотоковых приложений. Приводимые далее в этом разделы примеры указывают на несколько важных проблем, которые должны учитывать разработчики при построении приложений, включающих функциональные возможности многопотоковой техники.

В большинстве сценариев асинхронной обработки необходимо запустить операцию в базе данных и продолжить выполнение других процессов, не дожидаясь завершения данной операции. Однако во многих случаях требуется выполнение каких-либо действий после завершения операции в базе данных. Например, в Windows-приложении может потребоваться передать длительную операцию в фоновый поток, чтобы иметь возможность работать с пользовательским интерфейсом. Однако по завершении операции в базе данных необходимо будет использовать результаты для заполнения формы. В таких случаях лучше всего использовать ответный вызов.

Ответный вызов определяется путем задания делегата AsyncCallback в методе BeginExecuteNonQuery, BeginExecuteReader или BeginExecuteXmlReader. Этот делегат вызывается по завершении операции. Делегату можно передать ссылку на саму команду SqlCommand, чтобы облегчить доступ к объекту SqlCommand и вызов соответствующего метода End без необходимости использовать глобальную переменную.

В следующем Windows-приложении демонстрируется использование метода BeginExecuteNonQuery, выполняющего инструкцию Transact-SQL, которая содержит задержку в несколько секунд (имитируя длительную команду).