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Entity Framework (EF)框架中三种主要的数据加载策略

article 2024/9/24 3:50:40

介绍

在Entity Framework (EF)框架中，有三种主要的数据加载策略：预先加载（Eager Loading）、延迟加载（Lazy Loading）和显式加载（Explicit Loading）。每种策略都有其适用场景和优缺点。

预先加载（Eager Loading）：
- 预先加载是在查询实体时，通过使用Include方法将相关联的导航属性数据一并加载。
- 适用于需要同时访问实体及其关联数据的场景，可以减少数据库查询次数，但可能会加载不必要的数据。
- 例如，如果你在获取学生信息时总是需要加载其选课信息，那么使用预先加载可以提高效率。
延迟加载（Lazy Loading）：
- 延迟加载是EF的默认行为，即首次访问导航属性时才加载相关数据。
- 适用于按需加载数据的场景，可以减少初始查询的数据量，但可能会增加数据库查询次数，特别是在循环访问导航属性时。
- 要使用延迟加载，实体类需要是非密封的（non-sealed），并且导航属性需要被标记为virtual。
显式加载（Explicit Loading）：
- 显式加载是在需要时手动加载相关数据，即使延迟加载被禁用，也可以使用显式加载。
- 通过Entry方法和Collection或Reference方法来手动加载导航属性。
- 适用于在特定时刻需要加载数据，或者在延迟加载不适合时使用。

在选择加载策略时，需要考虑应用程序的性能需求和数据访问模式。例如，如果一个页面需要显示学生的所有课程信息，那么预先加载可能更合适；如果只需要偶尔访问这些信息，延迟加载或显式加载可能更有效率。

在Entity Framework Core中，还可以通过配置来启用或禁用延迟加载，或者使用代理类来简化延迟加载的实现。显式加载则提供了更细粒度的控制，可以在需要时按需加载数据。

预先加载（Eager Loading）：

预先加载（Eager Loading）是Entity Framework中的一种数据加载策略，它在执行初始查询时就加载实体及其相关联的导航属性数据。这样做的目的是减少数据库查询的次数，尤其是在需要同时访问实体和其关联数据的情况下。预先加载可以通过Include方法实现。

以下是预先加载的一些关键点：

减少查询次数：通过一次性加载所有需要的数据，可以减少数据库查询的次数，这在某些情况下可以提高性能。
使用Include方法：在LINQ查询中使用Include方法来指定需要预先加载的导航属性。例如，如果你想要加载学生及其注册的课程，你可以这样写：
```
var studentsWithCourses = context.Students.Include(s => s.Enrollments.Select(e => e.Course)).ToList();
```
适用场景：当你确定需要访问实体的关联数据时，预先加载是一个很好的选择。例如，如果你的应用程序的业务逻辑要求在显示学生信息时总是需要显示其注册的课程，那么使用预先加载可以提高效率。
性能考虑：虽然预先加载可以减少查询次数，但如果加载了大量不需要的数据，可能会导致性能下降。因此，需要根据实际需求来决定是否使用预先加载。

多层级预先加载：可以使用ThenInclude方法来实现多层级的预先加载。例如，加载学生及其课程和课程的教师：

var studentsWithCoursesAndInstructors = context.Students
    .Include(s => s.Enrollments)
        .ThenInclude(e => e.Course)
    .Include(s => s.Enrollments)
        .ThenInclude(e => e.Course.Instructor).ToList();

与延迟加载对比：预先加载与延迟加载相比，前者在查询时就加载了所有相关数据，而后者则是在首次访问导航属性时才加载数据。这意味着延迟加载可能会产生多次数据库查询，但它只会加载实际需要的数据。
禁用延迟加载：在Entity Framework 6中，可以通过设置DbContext.Configuration.LazyLoadingEnabled为false来禁用延迟加载，此时如果需要加载关联数据，就必须使用预先加载或显式加载。

延迟加载（Lazy Loading）

延迟加载（Lazy Loading）是Entity Framework中的一个特性，它允许开发者在首次访问实体的导航属性时才从数据库加载相关联的数据。这意味着，当你查询一个实体时，其关联的导航属性不会立即被加载，而是在实际需要时才进行加载。这种按需加载数据的方式可以帮助减少不必要的数据库查询，从而提高应用程序的性能。

以下是延迟加载的一些关键点：

按需加载：只有在访问导航属性时，相关联的数据才会被加载。例如，如果你查询了一个Student实体，但只有当你尝试访问该学生的Enrollments导航属性时，相关的Enrollment数据才会被加载。
实现条件：
- 实体类不能是密封的（sealed），因为EF需要能够创建实体类的代理类。
- 导航属性必须被标记为virtual，这样EF才能在运行时重写这些属性的访问器以实现延迟加载。
性能影响：延迟加载可能会导致在遍历实体集合时产生多次数据库查询（也称为N+1查询问题），因为每个导航属性的访问都可能触发一个新的查询。这可能会对性能产生负面影响，特别是在处理大量数据时。
禁用延迟加载：可以通过设置DbContext.Configuration.LazyLoadingEnabled属性为false来禁用延迟加载。在Entity Framework Core中，延迟加载默认是禁用的，而在Entity Framework 6中，默认是启用的。
解决N+1查询问题：为了避免因延迟加载导致的性能问题，可以使用预先加载（Eager Loading）或显式加载（Explicit Loading）来一次性加载所有需要的数据，或者在遍历实体集合之前手动加载相关数据。
代理类：Entity Framework使用代理类来实现延迟加载。代理类在运行时动态创建，并重写导航属性的访问器以插入数据加载逻辑。在Entity Framework Core中，可以通过安装Microsoft.EntityFrameworkCore.Proxies包并调用UseLazyLoadingProxies来启用代理类。
显式加载：在禁用了延迟加载的情况下，可以使用显式加载来手动加载导航属性。这可以通过DbContext.Entry方法和Collection或Reference方法来实现。
序列化注意事项：在序列化实体时，如果启用了延迟加载，可能会导致意外的数据库查询。因此，在序列化之前，通常建议禁用延迟加载或使用数据传输对象（DTO）来避免这个问题。

延迟加载是一种灵活的数据加载策略，它允许开发者在需要时才加载数据，从而优化应用程序的性能和资源使用。然而，它也需要谨慎使用，以避免潜在的性能问题。

显式加载（Explicit Loading）

显式加载（Explicit Loading）是Entity Framework中的一种数据加载方式，它允许开发者在需要时手动从数据库加载相关联的导航属性数据。与延迟加载（Lazy Loading）不同，显式加载不会自动触发，而是需要开发者明确地调用加载方法。这种方式提供了对数据加载过程的完全控制，适用于那些不希望自动加载关联数据的场景。

以下是显式加载的一些关键点：

手动控制：显式加载需要开发者明确地调用加载方法，这意味着只有在开发者认为必要时，相关联的数据才会被加载。
使用Entry和Collection或Reference方法：在Entity Framework中，可以通过DbContext.Entry方法访问实体的导航属性，然后使用Collection方法加载集合类型的导航属性，或使用Reference方法加载单个实体的导航属性。
适用于禁用延迟加载的场景：当LazyLoadingEnabled设置为false时，显式加载成为加载关联数据的唯一手动方法。
减少不必要的数据库查询：显式加载可以帮助减少因延迟加载导致的多次数据库查询，特别是在处理大量数据时。

代码示例：

加载单个实体的导航属性：

var blog = context.Blogs.Single(b => b.BlogId == 1);
context.Entry(blog).Reference(b => b.Owner).Load();

加载集合类型的导航属性：

var blog = context.Blogs.Single(b => b.BlogId == 1);
context.Entry(blog).Collection(b => b.Posts).Load();

与Query方法结合使用：当需要在加载前对数据进行过滤时，可以使用Query方法。Query方法返回一个IQueryable，允许你对结果进行进一步的查询操作。
性能考虑：虽然显式加载提供了加载数据的精确控制，但如果不当使用，仍然可能导致性能问题。例如，如果在循环中对每个实体进行显式加载，可能会产生大量的数据库查询。
与序列化结合使用：在需要序列化实体时，显式加载可以帮助确保在序列化之前加载所有必要的数据，避免在序列化过程中触发延迟加载。
Entity Framework Core中的显式加载：在Entity Framework Core中，显式加载的使用方式与Entity Framework 6类似，但需要注意，Entity Framework Core默认不启用延迟加载，因此显式加载在Core中更为常用。