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一個類GraphQL的ORM資料訪問框架發布

2020-09-14 18:36:09 軟體設計

Zongsoft.Data 發布公告

很高興我們的 ORM 資料訪問框架(Zongsoft.Data)在歷經兩個 SaaS 產品的應用之后,今天正式宣布對外推廣!
這是一個類 GraphQL 風格的 ORM(Object/Relational Mapping) 資料訪問框架,

又一個輪子?

在很長時間里,.NET 陣營似乎一直缺乏一個被普遍使用的 ORM 資料訪問框架,從最早的原生 ADO.NET 到舶來品 iBatis.NETHibernate.NET,后來又經歷了 Linq for SQLEntity Framework 的混戰,可能是因為 Entity Framework 早期版本的模糊定位和反復變更的設計導致了它失之霸主之位,進而造就了一段百舸爭流、群雄共逐的戰國時代,在歷經漫長而反復的期待、失望、糾結和痛苦之后,我終于決定動手造一個輪子,

設計理念

在開始動手之前,先確定以下基本設計原則:

  • 資料庫優先(Database First)
  • 嚴格的 POCO/POJO 支持
  • 映射模型與代碼完全隔離
  • 禁止業務層出現 SQL 和類 SQL 代碼

在一個業務系統中,資料結構及其關系毋庸置疑是最底層的基礎性結構,資料庫應由系統架構師或開發負責人進行仔細設計 No Schema/Weakly Schema 的思潮是涂抹了蜂蜜的毒藥),資料訪問映射以資料庫表結構關系為基石,在此之上業務層亦以概念映射模型為準繩,層級之間相互隔離,

領域模型物體避免通過注解 (標簽) 來進行元資料定義,應確保嚴格符合 POCO/POJO 范式,通過語意化的 Schema 來宣告訪問的資料結構關系,禁止應用層的 SQLLinq 式的類 SQL 代碼可降低業務層對資料層的依賴、提升代碼可維護性外,還具備更加統一可控的便利性,并為資料訪問引擎的實作提供了更大的優化空間和自由度,

范例說明

下面通過三個的例子 (注:例子均基于 Zongsoft.Community 專案) 來佐證上面的部分設計理念,更多示例和闡述請參考 Zongsoft.Data 專案的 README.md 檔案和 Zongsoft.Community 專案的代碼,

提示: 下面的范例均基于 Zongsoft.Community 開源專案,該專案是一個完整的論壇社區的后臺程式,你可能需要預先閱讀一下該專案的《資料庫表結構設計》檔案,以便更好的理解范例代碼的業務邏輯,

示例一

導航查詢及導航過濾

var forums = this.DataAccess.Select<Forum>(
    Condition.Equal("SiteId", this.User.SiteId) &
    Condition.In("Visibility", Visibility.Internal, Visibility.Public) |
    (
        Condition.Equal("Visibility", Visibility.Specified) &
        Condition.Exists("Users",
                  Condition.Equal("UserId", this.User.UserId) &
                  (
                      Condition.Equal("IsModerator", true) |
                      Condition.NotEqual("Permission", Permission.None)
                  )
        )
    ),
    "*, MostRecentThread{ThreadId,Title,Creator{Name,Nickname,Avatar}}"
);

上述資料訪問的查詢方法大致生成如下SQL腳本:

SELECT
    t.*,
    t1.ThreadId AS 'MostRecentThread.ThreadId',
    t1.Title AS 'MostRecentThread.Title',
    t1.CreatorId AS 'MostRecentThread.CreatorId',
    t2.UserId AS 'MostRecentThread.Creator.UserId',
    t2.Name AS 'MostRecentThread.Creator.Name',
    t2.Nickname AS 'MostRecentThread.Creator.Nickname',
    t2.Avatar AS 'MostRecentThread.Creator.Avatar'
FROM Forum t
    LEFT JOIN Thread AS t1 ON
        t.MostRecentThreadId=t1.ThreadId
    LEFT JOIN UserProfile AS t2 ON
        t1.CreatorId=t2.UserId
WHERE
    t.SiteId = @p1 AND
    t.Visibility IN (@p2, @p3) OR
    (
        t.Visibility = @p4 AND
        EXISTS
        (
            SELECT u.SiteId, u.ForumId, u.UserId
            FROM ForumUser u
            WHERE u.SiteId = t.SiteId AND
                  u.ForumId = t.ForumId AND
                  u.UserId = @p5 AND
                  (
                      u.IsModerator = @p6 OR
                      u.Permission != @p7
                  )
        )
    );

上述示例通過 Select 查詢方法的 schema 引數 (即值為 *, MostRecentThread{ThreadId,Title,Creator{Name,Nickname,Avatar}} 的引數) 從資料結構關系的層次指定了查詢資料的形狀,因而不再需要 SQL 或類 SQL 語法中 JOIN 這樣命令式的語法元素,它不光提供了更簡潔且語意化的 API 訪問方式,而且還給資料訪問引擎底層提供了更大的優化空間和自由度,

如果將 Select 查詢方法的 schema 引數值改為 *,Moderators{*},MostRecentThread{ThreadId,Title,Creator{Name,Nickname,Avatar}} 后,資料訪問引擎會將查詢內部分解為一對多的兩條 SQL 陳述句進行迭代執行,而這些都不需要業務層進行分拆處理,因而提升了效率并降低了業務層的復雜度,

注:Schema 模式運算式通過 Web API 提供給前端應用,將大大減少后端開發的作業量,提升前后端的作業效率,

示例二

一對多的關聯新增

// 構建待新增的物體物件
var forum = new
{
    SiteId = this.User.SiteId,
    GroupId = 100,
    Name = "xxxx",

    // 一對多的導航屬性
    Users = new ForumUser[]
    {
      new ForumUser { UserId = 1001, IsModerator = true },
      new ForumUser { UserId = 1002, Permission = Permission.Read },
      new ForumUser { UserId = 1003, Permission = Permission.Write },
    }
}

// 執行資料新增操作
this.DataAccess.Insert<Forum>(forum, "*, Users{*}");

上述資料訪問的新增方法大致生成如下SQL腳本:

/* 主表插入陳述句,執行一次 */
INSERT INTO Forum (SiteId,ForumId,GroupId,Name,...) VALUES (@p1,@p2,@p3,@p4,...);

/* 子表插入陳述句,執行多次 */
INSERT INTO ForumUser (SiteId,ForumId,UserId,Permission,IsModerator) VALUES (@p1,@p2,@p3,@p4,@p5);

上述示例通過 Insert 新增方法的 schema 引數(即值為 *,User{*} 的引數)指定了新增資料的形狀,由資料訪問引擎根據映射定義自動處理底層的 SQL 執行方式,確保業務層代碼的簡潔和更高的執行效率,

示例三

一對一和一對多的關聯更新,對于“一對多”的導航屬性,還能確保該屬性值 (集合型別)UPSERT 模式寫入,

public bool Approve(ulong threadId)
{
    //構建更新的條件
    var criteria =
        Condition.Equal(nameof(Thread.ThreadId), threadId) &
        Condition.Equal(nameof(Thread.Approved), false) &
        Condition.Equal(nameof(Thread.SiteId), this.User.SiteId) &
        Condition.Exists("Forum.Users",
            Condition.Equal(nameof(Forum.ForumUser.UserId), this.User.UserId) &
            Condition.Equal(nameof(Forum.ForumUser.IsModerator), true));

    //執行資料更新操作
    return this.DataAccess.Update<Thread>(new
    {
        Approved = true,
        ApprovedTime = DateTime.Now,
        Post = new
        {
            Approved = true,
        }
    }, criteria, "*,Post{Approved}") > 0;
}

上述資料訪問的更新方法大致生成如下SQL腳本:

/* 以下代碼為支持 OUTPUT/RETURNING 子句的資料庫(如:SQLServer,Oracle,PostgreSQL) */

/* 根據更新的關聯鍵創建臨時表 */
CREATE TABLE #TMP
(
    PostId bigint NOT NULL
);

/* 更新主表,并將更新的關聯鍵輸出到記憶體臨時表 */
UPDATE T SET
    T.[Approved]=@p1,
    T.[ApprovedTime]=@p2
OUTPUT DELETED.PostId INTO #TMP
FROM [Community_Thread] AS T
    LEFT JOIN [Community_Forum] AS T1 ON /* Forum */
        T1.[SiteId]=T.[SiteId] AND
        T1.[ForumId]=T.[ForumId]
WHERE
    T.[ThreadId]=@p3 AND
    T.[Approved]=@p4 AND
    T.[SiteId]=@p5 AND EXISTS (
        SELECT [SiteId],[ForumId]
        FROM [Community_ForumUser]
        WHERE [SiteId]=T1.[SiteId] AND
              [ForumId]=T1.[ForumId] AND
              [UserId]=@p6 AND
              [IsModerator]=@p7
    );

/* 更新關聯表 */
UPDATE T SET
    T.[Approved]=@p1
FROM [Community_Post] AS T
WHERE EXISTS (
    SELECT [PostId]
    FROM #TMP
    WHERE [PostId]=T.[PostId]);

上述示例通過 Update 更新方法的 schema 引數(即值為 *,Post{Approved} 的引數)指定了更新資料的形狀,資料訪問引擎將根據資料庫型別生成高效的 SQL 陳述句,對于業務層而言這一切都是無感的、透明的,

對于一對多的導航屬性,資料訪問引擎默認將以 UPSERT 模式處理子集的寫入,關于 UPSERT 更多資訊請參考 Zongsoft.Data 專案檔案,

性能

我們希望提供最佳的綜合性價比,對于一個 ORM 資料訪問引擎來說,性能的關注點主要 (不限) 有這些要素:

  1. 生成簡潔高效的 SQL 腳本,并盡可能利用特定資料庫的最新 SQL 語法;
  2. 資料查詢結果的物體組裝(Populate)程序必須高效;
  3. 避免反射,有效的語法樹快取,

實作層面我們采用 Emitting 動態編譯技術對物體組裝(Populate)、資料引數系結等進行預熱處理,可查閱 DataPopulator 等相關類的原始碼深入了解,

其他

得益于 “以宣告方式來表達資料結構關系” 的語意化設計理念,相對于命令式設計而言,它使得程式意圖更加聚焦,天然地對底層資料的表達和優化更加寬容與自由,

更多詳細內容 (譬如:讀寫分離、繼承表、資料模式、映射檔案、過濾器、驗證器、型別轉換、資料隔離) 請查閱相關檔案,

支持贊助

我們歡迎并期待任何形式的推廣支持!

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