Оптимизация производительности базы данных в Entity Framework

Entity Framework (EF) – это инструмент абстракции уровня базы данных Microsoft для .NET applications. Платформа использует технологию объектно-реляционного отображения для манипулирования данными в базах данных. Это позволяет вам быстро создавать прототипы, предоставлять их клиентам, получать обратную связь и улучшать там, где это необходимо. Если требуются значительные изменения в ваших прикладных уровнях, EF избавляет вас от необходимости перестраивать и повторно подключать уровень данных. Он также скрывает конфигурацию базы данных и детали реализации, позволяя вам сосредоточиться на данных и остальных уровнях приложения.

Вы можете использовать EF на любой платформе, поддерживающей .NET Framework.Вам не нужно создавать разные версии приложений для обслуживания других целевых платформ.

Алгоритм обнаружения изменений EF проверяет, изменился ли объект, сравнивая его текущие и прошлые значения. Эта проверка определяет, какие значения приложению необходимо обновить в базе данных. Вызовы базы данных обычно обходятся системе дорого, но такой подход делает вызовы более эффективными. EF также имеет процедуры для обработки конфликтов параллелизма и обеспечивает эффективное выполнение запросов с помощью Language Integrated Query (LINQ).

Несмотря на различные преимущества использования EF, при его неправильном использовании могут возникнуть узкие места в производительности. В этом практическом руководстве Entity Framework вы ознакомитесь с этими узкими местами и узнаете, как их предотвратить и устранить.

Предварительные требования

Чтобы следовать этой статье, у вас должно быть следующее:

• Установлен .NET SDK
• Понимание C# и объектно-ориентированного программирования
• Предыдущий опыт создания базы данных с использованием EF
• Редактор кода, такой как VS Code
• Знания в области проектирования и разработки баз данных
• Установлен интерфейс командной строки EF и пакет разработки (dotnet ef)

Для получения дополнительных указаний загрузите код из руководства.

Понимание узких мест производительности в Entity Framework

В этом разделе подробно рассматриваются три узких места производительности, которые могут возникнуть при неправильном использовании EF. Узкие места возникают в результате неэффективных запросов, отсутствия кэширования и неправильного использования отслеживания. Здесь также демонстрируется, как избежать создания этих узких мест.

Неэффективные запросы

Неэффективные запросы могут быть результатом неправильного использования индексов таблиц, ненужного поиска записей и отсутствия разбивки на страницы при извлечении больших объемов данных. В разделе “Способы повышения производительности Entity Framework” этой статьи описываются методы, которым вы должны следовать, чтобы сделать ваши запросы более эффективными.

Отсутствие кэширования

Вы можете реализовать стратегию кэширования, чтобы избежать частых и дорогостоящих обращений к базе данных. Тремя встроенными формами кэширования являются кэширование объектов, кэширование плана запроса и кэширование метаданных. В дополнение к этим трем типам первого уровня существует также кэширование второго уровня, которое вы можете реализовать, расширив EF.

Неправильное использование отслеживания

По умолчанию EF реализует отслеживание всех видов данных. Но для больших объемов данных отслеживание их состояний может занимать много памяти, что приводит к замедлению работы. Лучше всего использовать отслеживание только для данных, которые, вероятно, будут обновлены. Это означает, что вам не следует использовать отслеживание изменений для данных, доступных только для чтения, поскольку изменения не могут быть внесены в данные, доступные только для чтения.

Кроме того, крайне важно постоянно отслеживать производительность своих приложений на основе EF. Для этого вы можете использовать такие инструменты, как SQL Server Profiler и Glimpse. Вы также можете использовать счетчики производительности.

Способы повышения производительности Entity Framework

Теперь, когда вы знакомы с распространенными узкими местами в EF, читайте дальше, чтобы узнать о методах, которые можно использовать для повышения производительности EF.

Используйте запросы LINQ

LINQ – это технология, которая включает возможности запроса данных в C #. Ее роль в EF заключается в обеспечении проверок во время компиляции при написании запросов и загрузке данных из нескольких источников при их преобразовании.

Запросы LINQ помогают минимизировать объем данных, извлекаемых с помощью прогнозов. С помощью LINQ вы также можете повысить производительность и свести к минимуму циклические обращения к базам данных за счет быстрой и отложенной загрузки. Для загрузки больших объемов данных вы можете использовать разбивку на страницы, чтобы уменьшить потребление памяти и повысить производительность запросов.

Используйте проекцию

В следующем примере демонстрируется использование проекции и выбора определенных столбцов с помощью LINQ для минимизации извлекаемых данных.

В терминале выполните эту команду, чтобы создать новое консольное приложение под названием EFDemo:

dotnet new console -o EFDemo && cd EFDemo

Затем выполните следующую команду, чтобы сначала установить поставщика базовых баз данных SQLite Entity Framework:

dotnet add package Microsoft.EntityFrameworkCore.Sqlite

Затем добавьте класс модели с именем Model.cs и включите следующий код. В этом коде хранятся имена домашних животных и их владельцев. Приложение будет имитировать хранение данных для службы домашних животных и ветеринарии.

using Microsoft.EntityFrameworkCore; 

public class PetContext : DbContext 
{ 
    public virtual DbSet Owners { get; set; } 
    public virtual DbSet Pets { get; set; } 
    public string DbLocation { get; } 

    public PetContext() 
    { 
        var folder = Environment.SpecialFolder.LocalApplicationData; 
        var folderPath = Environment.GetFolderPath(folder); 
        DbLocation = System.IO.Path.Join(folderPath, "demoDB.db"); 
    } 

    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder options) 
        => options.UseSqlite($"Data Source={DbLocation}"); 
} 

public class Owner{ 
    public int ownerID { get; set; } 
    public string ownerName { get; set; } 
    public string city { get; set; } 
    public string email {get; set;} 

    public List OwnedPets { get; } = new(); 

} 

public class Pet 
{ 
    public int petId { get; set; } 
    public string animalType { get; set; } 
    public int ownerID { get; set; } 
    public Owner Owner { get; set; } 
}

dotnet ef migrations add PetApp && dotnet ef database update

 using var db = new PetContext(); 

var owners = new List<Owner> 
{ 
    new Owner { 
    ownerID = 76755, 
    ownerName = "AndreyEx", 
    city = "Moscow", 
    email = "AndreyEx@AndreyEx.ru" 
 }, 
 new Owner { 
    ownerID = 7676, 
    ownerName = "Maxim", 
    city = "Sochi", 
    email = "Maxim@AndreyEx.ru" 
  }, 

db.AddRange(owners); 

db.SaveChanges();

var owner1 = (from owner in db.Owners 
            where owner.ownerID == 76755 
            select owner).FirstOrDefault<Owner>(); 

Console.WriteLine(owner1.ownerName); 


 var owner1pets = new List<Pet> 
{ 
    new Pet { animalType = "Dog" }, 
    new Pet { animalType = "Cat" }, 
    new Pet { animalType = "Dog" }, 
  new Pet { animalType = "Parrot" }, 
   new Pet { animalType = "Dog" }, 
    new Pet { animalType = "Squirrel" }, 
    new Pet { animalType = "Cat" } 
}; 

owner1.OwnedPets.AddRange(owner1pets); 
db.SaveChanges(); 

var owner2 = (from owner in db.Owners 
              where owner.ownerID == 7676 
              select owner.ownerName); 

Console.WriteLine(owner2.FirstOrDefault()); 


Console.ReadKey();

var owner1 = (from owner in db.Owners 
            where owner.ownerID == 76755 
            select owner).FirstOrDefault<Owner>();  

var owner2 = (from owner in db.Owners 
              where owner.ownerID == 7676 
              select owner.ownerName);

var owner1 = (from owner in db.Owners 
            where owner.ownerID == 76755 
            select owner) 
.Include(pets => pets.Pets) 
.FirstOrDefault();

protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder options) 
        => options. 
        .UseLazyLoadingProxies() // Это недавно добавленный метод
        .UseSqlite($"Data Source={DbLocation}"); 
}

public virtual List<Pet> OwnedPets { get; set; };

var position = 9 * 25; 
var nextPage = db.Pets 
    .OrderBy(b => b.petID) 
    .Skip(position) 
    .Take(25) 
    .ToList();

var owner1 = (from owner in db.Owners 
            where owner.ownerID == 76755 
            select owner). FromCache().ToList()

dotnet add package Z.EntityFramework.Plus.EFCore --version 7.21.0

var options = new MemoryCacheEntryOptions() { AbsoluteExpirationRelativeToNow = 
TimeSpan.FromMinutes(2.0) }; 

var owner1 = (from owner in db.Owners 
            where owner.ownerID == 76755 
            select owner). FromCache().ToList()