使用 C# 和 Entity Framework 进行数据库操作的实践与优化

使用 C# 和 Entity Framework 进行数据库操作的实践与优化

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_38141444/article/details/144020268

在现代应用开发中，数据库操作是至关重要的部分，特别是在 .NET 环境下，Entity Framework（EF）作为一种流行的 ORM（对象关系映射）框架，提供了简洁、高效的方式来进行数据库操作。EF 可以帮助开发者将数据库表映射为 C# 对象，并通过 LINQ 或 Lambda 表达式进行数据库查询、插入、更新和删除操作。本文将详细讲解如何使用 C# 和 Entity Framework 进行数据库操作，包括数据库连接、实体类创建与映射、数据的增删改查等，同时分享一些常见的性能问题及优化措施，帮助开发者提高数据库操作的性能和可维护性。

一、Entity Framework 基础概念

Entity Framework（EF）是 Microsoft 提供的 ORM（对象关系映射）框架，用于简化数据库操作。通过 EF，开发者可以将数据库中的表映射为 C# 类，并通过这些类来进行数据操作，而无需手写 SQL 语句。EF 提供了以下几种使用模式：

• Code First：从 C# 代码生成数据库结构，开发者先定义实体类，然后 EF 根据这些类自动生成数据库。
• Database First：从现有数据库生成实体类，开发者可以通过数据库设计工具创建数据库表，EF 会根据数据库生成相应的 C# 实体类。
• Model First：开发者先定义一个模型，然后 EF 根据模型生成数据库。

本文将重点介绍Code First模式，这是最常用的开发模式。

二、Entity Framework 使用方法

1.安装和配置 Entity Framework

在使用 Entity Framework 前，首先需要在项目中安装 EF NuGet 包。可以通过以下命令安装 EF Core（以 .NET Core 为例）：

dotnet add package Microsoft.EntityFrameworkCore

如果使用的是传统的 .NET Framework，可以安装 EF 6：

Install-Package EntityFramework

2.创建实体类和数据库映射

在 Code First 模式下，开发者通过创建 C# 类来定义数据库中的表，并通过 DbContext 类来配置数据库连接及实体类与数据库表的映射关系。

创建实体类：

public class Person
{
    public int PersonId { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

在此示例中，Person 类对应数据库中的一张表。每个类的属性都对应表中的一列，PersonId 为主键。

创建 DbContext 类：

public class ApplicationDbContext : DbContext
{
    public DbSet<Person> People { get; set; }
    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        optionsBuilder.UseSqlServer("your_connection_string_here");
    }
}

DbSet<T> 表示数据库中的一张表，DbContext 类是 EF 与数据库交互的核心，通过它进行所有数据库操作。

3.数据库迁移

在代码中定义好实体类和 DbContext 后，接下来需要生成数据库。在 Code First 模式下，EF 会根据实体类自动生成数据库表。通过 EF 的迁移机制，开发者可以轻松管理数据库模式的变化。

• 启用迁移（第一次使用时）：

dotnet ef migrations add InitialCreate

• 应用迁移并创建数据库：

dotnet ef database update

这些命令会基于实体类创建数据库，并根据迁移记录来更新数据库架构。

三、数据的增删改查（CRUD）操作

EF 提供了简洁的 API 来进行增删改查（CRUD）操作。下面是一些常见的数据库操作示例。

1.插入数据（Create）

插入数据非常简单，使用 Add 或 AddRange 方法将新实体添加到 DbSet 中，并调用 SaveChanges 来提交更改。

using (var context = new ApplicationDbContext())
{
    var person = new Person { Name = "Alice", Age = 30 };
    context.People.Add(person);
    context.SaveChanges();
}

2.查询数据（Read）

通过 LINQ 或 Lambda 表达式，可以轻松查询数据库中的数据。

using (var context = new ApplicationDbContext())
{
    var people = context.People.Where(p => p.Age >= 18).ToList();
}

3.更新数据（Update）

更新操作首先通过 Find 或 FirstOrDefault 查找要更新的实体对象，修改对象的属性，然后调用 SaveChanges 提交修改。

using (var context = new ApplicationDbContext())
{
    var person = context.People.FirstOrDefault(p => p.PersonId == 1);
    if (person != null)
    {
        person.Age = 31;  // 修改属性
        context.SaveChanges();
    }
}

4.删除数据（Delete）

删除数据操作首先查找要删除的实体，然后调用 Remove 或 RemoveRange 删除实体，并调用 SaveChanges 提交更改。

using (var context = new ApplicationDbContext())
{
    var person = context.People.FirstOrDefault(p => p.PersonId == 1);
    if (person != null)
    {
        context.People.Remove(person);
        context.SaveChanges();
    }
}

四、性能问题及优化措施

在实际项目中，Entity Framework 提供了非常方便的数据操作，但如果不加以注意，可能会遇到性能瓶颈。下面是一些常见的性能问题及优化措施。

1.N+1 查询问题

问题描述：N+1 查询问题是指，当我们查询一个实体集合时，EF 会为集合中的每个实体执行一次额外的查询。假设我们有一个 Person 类和一个 Address 类，如果我们查询 Person 并访问其 Address 属性，EF 会为每个 Person 实体执行一次查询，导致 N+1 次数据库查询。

优化方案：使用 Include 方法进行预加载（Eager Loading），一次性加载所有相关数据，避免 N+1 查询问题。

using (var context = new ApplicationDbContext())
{
    var peopleWithAddresses = context.People.Include(p => p.Address).ToList();
}

2.避免不必要的查询

问题描述：在某些情况下，EF 可能会生成不必要的查询，尤其是在没有正确使用投影的情况下。

优化方案：通过 Select 来明确指定需要的字段，避免加载不必要的数据。

using (var context = new ApplicationDbContext())
{
    var names = context.People
                       .Where(p => p.Age >= 18)
                       .Select(p => p.Name)  // 只选择 Name 字段
                       .ToList();
}

3.延迟加载与即时加载的选择

EF 默认支持延迟加载，即在访问某个导航属性时才加载相关数据。虽然延迟加载方便，但它可能导致多次查询，从而影响性能。根据需要选择即时加载或显式加载，可以更有效地管理数据库查询。

优化方案：根据场景选择加载策略，避免不必要的延迟加载。

var peopleWithAddresses = context.People.Include(p => p.Address).ToList(); // 即时加载

4.使用批量操作

EF 本身在处理大量数据时效率较低，因此可以使用一些第三方库，如EFCore.BulkExtensions，来进行批量插入、更新和删除操作。

var peopleList = new List<Person> { /* some data */ };
context.BulkInsert(peopleList);  // 批量插入

5.优化数据库索引

数据库查询性能不仅依赖于 EF 的查询效率，还受数据库索引的影响。在设计数据库时，应确保常用查询字段（如主键、外键、常用查询条件字段）建立合适的索引。

五、总结

Entity Framework 提供了一种简洁而强大的方式来操作数据库，能够显著减少开发者编写 SQL 的负担。通过 EF，我们可以通过 C# 类和 LINQ 查询来完成数据的增删改查操作，并通过迁移管理数据库架构的变更。然而，在实际项目中，为了确保数据库操作的性能和可维护性，我们需要注意避免常见的性能问题，如 N+1 查询、避免不必要的查询以及选择合适的加载策略。通过合理的优化措施，可以显著提升应用的性能，并提高代码的可维护性。