摘要：面对日益庞大且复杂的应用系统，传统的数据访问技术存在开发效率低、安全性弱和兼容性差等问题。为了进一步快速构建一个功能强大的系统，EntityFramework数据模型这一新技术应运而生，该技术基于ORM框架，融合了面向对象的思维方式。将EF技术应用在三层架构的进销存管理系统，程序员可不再拘泥于SQL语句细节，而是重点关注程序逻辑的实现。EF技术的使用大大缩短了开发周期，有助于更有效地使用数据。
关键词：EntityFramework；ORM；三层架构；SQL
0引言
随着大数据时代的到来，人们普遍关注如何应用信息化的手段高效地管理和使用数据。无论单位规模大小，都建有独立的信息系统来管理自己重要的数据。在实现这些系统的过程中，数据的访问技术直接决定着系统使用数据的质量和效率。尽管在设计思想上，从二层结构、三层结构到N层结构的分层开发模式对提高系统的开发速度效果明显，但在数据访问方面还有进一步提升的空间。业界需要一种数据访问技术，它对用户而言希望快速有效获取数据，对开发者而言希望容易掌握。EF技术的出现为满足这些要求提供了一种新的方案。EF技术是由传统的数据访问技术发展而来，是ORM框架的具体实现，解决了关系表到实体类的转换问题，使程序员从面向对象的角度上操作数据库。本文通过分析EF技术原理，结合三层架构开发模式，探讨了在进销存管理系统中应用EF技术的方法。
1相关技术概述
1.1ORM框架
较长一段时间内，应用系统的程序设计使用的是面向对象技术，而数据库的设计依然沿用的是面向集合关系模型，因此在开发中程序员需要将关系模型转换为对象实体以便代码访问，这大大加重了程序员的工作负担。为了让程序员专注于业务代码，ORM框架应运而生。ORM（ObjectRelationMapping）全称为对象关系映射。O指编程语言中相应的类，R指关系数据库中的二维表，M是指关系和对象之间的映射。通过这种映射，ORM框架将关系数据库中的数据表用类的形式表现出来，这样程序员只需要通过操作类来操作数据库而无须再写复杂的SQL语句。
1.2EF数据模型
实体框架（EntityFramework）简称为EF，是微软针对其.NET平台推出的一种基于ORM技术的具体实现方案。自从在VisualStudio2010中首次使用以来，历经多年完善，如今已经成为开发数据库应用程序的相对成熟技术。EF技术的核心是实体数据模型（EntityDataModel）简称为EDM，它由三部分组成，概念层、映射层和存储层[2]。概念层是抽象的，指应用程序涉及的实体类和关系；存储层是具体的实现，指数据库中的表；映射层主要完成数据表和实体对象之间转换，这种映射是双向的，它能将数据表转换成.NET实体对象，也可以将.NET实体对象转换成数据表。在VisualStudio的项目中使用EF数据模型时，EDM具体的实现形式是一个后缀名为edmx的文件。这是一个用xml的格式描述元数据的文件，其中有三个重要的节点<edmx:ConceptualModels>、<edmx:Mapping>和<edmx:StorageModels>分别描述了概念层、映射层和存储层。它不仅设置了概念层模型和存储层模型的基本结构，还配置好了两者之间的全部映射关系。EF提供了三种用户端来访问EDM，分别是EntityClient、ObjectContext和LINQtoEntities。无论是哪种用户端，EDM中的数据提供者在数据源和用户端之间传递着数据，整个访问过程本质上都会转换为SQL语句，SQL语句中所操作的表和字段都来自于对.edmx元数据文件的解析结果，而最后的操作都会交给ADO.NET完成。因此可以认为EF是在ADO.NET的基础上对数据的操作细节所做的进一步封装。根据不同的系统开发场景，使用EF技术时有三种开发方式[3]，如图1所示。第一种方式：模型优先（ModelFirst），首先需要在VisualStudio中创建实体类模型，然后按照EDM中的映射规则，系统自动生成数据库的表和相关脚本。这种方式适用的情况是开发时还未建好数据库，或者在开发过程中需要频繁通过修改实体类模型来更新数据库；第二种方式是数据库优先（DataBaseFirst），先创建数据库，再将数据表转换为实体类模型，并编写代码来访问将数据表。此方式从搭建数据库起步，符合传统的系统开发思维，开发者容易掌握；第三种方式是代码优先（CodeFirst），开发者先写实体类代码，通过创建类的对象，自动将对应的表生成到数据库中，并可以通过数据库自动生成实体类模型。该方式比较适合精通面向对象编程而不熟悉数据库语句的开发者，或者数据库规模较小。
1.3三层架构
大部分数据库应用系统代码中都包括界面设计程序、逻辑判断程序和数据访问程序。如果这些代码全部混杂在一起，当数据库系统或用户界面发生改变时，则需要重新开发整个系统。为了方便系统的修改和重构，无论是部署在C/S（Client/Server）还是B/S（Browser/Server）之上的软件项目，都广泛应用了三层架构开发模式。三层分别指UI层（表示层）、BLL层（业务逻辑层）和DAL层（数据访问层）[4]。UI层位于最上层，主要是界面的设计；BLL层在UI层和DAL层之间，负责数据处理和传递；DAL层功能主要是负责数据库的访问。三层各司其职、相互合作完成系统功能。三层之间传递数据显然不能直接是数据表，而是面向对象程序设计语言中的实体类表示，于是，需要将表中的数据转换成一个实体类的对象的集合。
2在系统中使用EF技术的原因
目前，在基于.NET平台上的WinForm、Asp.Net、Asp.NetMVC、WCF等各种应用程序中都广泛采用了EF技术。EF技术之所以备受关注并成为数据访问领域的主流，主要原因如下：
⑴能与多种数据库管理系统无缝整合，有利于系统的更新和扩展
EF作为一个轻量级的数据访问框架不仅应用于SQLServer数据库，还可以支持Oracle、MySQL和SQLite等各种的数据库。虽然这些数据库的SQL语句存在一定的差异，但对于使用了EF技术的应用程序而言，通过EDM的映射，在访问数据库的操作中屏蔽了这些不一致，这样使得更换数据库系统变得更加灵活。
⑵EF技术与三层架构中的实体类相互融合，减少了数据传递的代码量
在三层架构的应用程序中，三层之间通过实体类来传递数据，实体类的一个对象对应二维表里的一行数据，实体类的每个属性对应表中的相应字段。EF中所用到的实体模型和关系数据库表是一一对应，相互之间形成映射。
⑶符合面向对象的思维方式，易于程序员学习和使用
EF技术让程序员直接用面向对象的编程方式来操作数据，而不必拘泥于低层访问数据库代码的细节。EF语法结合了LINQ代码或lambda表达式，因此代码非常简洁，开发人员容易掌握。这些高度封装的代码最终由系统自动转换为SQL语句。比如，对那些涉及多个表的操作，在EF中不用象在数据库中那样做联表，而直接用导航属性。EF中edmx元数据文件会读取数据库中的关系，然后根据表的主外键关系生成导航属性。
⑷避免直接使用SQL语句，可以提高系统的安全性
EF技术除了用.NET支持的语言完成有关数据库的增加、删除、修改和查询操作，还能很好地支持存储过程，有效地防止SQL注入式攻击，大大提高了应用程序的安全性。
3EF技术在进销存管理系统的应用
随着系统规模越来越庞大，功能越来越复杂，软件项目开发需要很多人分工合作，三层架构在系统开发中日益凸显着重要作用。同时，针对三层架构中的每一层的实现各自也有很多的方案，尤其是对DAL层，.NET平台的实现方法诸如ADO.NET，LINQ和EF等。EF作为微软当前最新数据存取技术，将其运用在项目中可以极大地发挥三层架构和EF各自的优势。下面以进销存管理系统为例，具体介绍EF技术在三层架构系统中的应用。该系统使用VisualStudio2012和SQLServer2012，采用了数据库优先的开发方式。
3.1系统设计
⑴功能分析
该进销存管理系统基于C/S体系结构，用于小型商业企业日常经营业务[5]。主要包括六大功能模块。①用户管理，分为系统用户和普通用户；②基本信息管理，包括商品、供应商、客户和仓库信息的录入、修改、删除和查询；③进货管理，入库单信息编辑；④销售管理，销售单信息的编辑；⑤库存信息的管理，库存的查询和统计、库存上下限预警；⑥决策分析，产品的销量和库存排行与分析。
⑵搭建系统三层架构
按照分层的思想，在VS中构建系统的三层架构。首先新建“JXC”空白解决方案，在方案中添加“JXC”WIN窗体应用程序项目、“JXCBLL”和“JXCDAL”类库项目，它们分别表示UI层、BLL层和DAL层。三层之间传递的数据放在实体类组成的“MODEL”实体层中。UI层直接和用户打交道，主要实现显示系统的主菜单、销售信息编辑等核心功能界面及界面之间的跳转。BLL层原本是实现诸如登录、销售统计等业务的复杂逻辑，但这里只是通过对DAL层的方法调用来实现任务，仅起到传递和响应请求的作用。DAL层中实现了处理的各个实体类的方法。
3.2实现EF数据访问
⑴创建EF实体数据模型
在“MODEL”实体层项目中添加一个ADO.NET实体数据模型项，由于已经有“jxc”数据库，选择“从数据库生成”的方式，系统自动创建了jxc.edmx文件。jxc.edmx元数据文件保存了“jxc”数据库、实体类和映射关系的相关信息。与以前ADO.NET三层架构系统不同，EF会自动产生与数据库中各个表所对应的实体类。同时，还创建了数据库上下文类文件jxc.Context.cs，该文件中有一个jxcEntities类，对应于要访问“jxc”数据库，该类中为每个实体类定义了一个相关的实例属性，属性的类型是DbSet<TEntity>。
⑵DAL层使用EF实体数据模型
通常实体类会被系统的各层使用。在EF中通过jxcEntities对象的属性来访问要操作的表，如果要操作sell表就要操作对应的sell属性。数据的访问操作代码都封装在DAL层，而此时EF自动产生的类在实体层，于是需要将实体层使用的EntityFramework程序集引入到DAL层，这样才能在DAL层使用DbSet<TEntity>的各种方法，同时由EF自动转换成SQL代码完成对数据库的操作。
3.3ef关键代码分析
UI层接收到用户请求，UI层调用BLL层的方法进行处理，其中需要操作数据库的部分是由BLL层调用DAL层的方法完成。整个系统中最重要和最低层的代码在DAL层。DAL层中把每个实体类相关的增加、删除、修改和查询的方法封装在各自的类中。由于这些操作方法中间的逻辑代码基本一致，只是处理的实体对象不同，因此，在DAL层抽象出一个DBDal泛型类，这个类的功能和基于ADO.NET三层系统中的SQLHelper通用数据操作类的功能相似，主要包括对基本增加、删除、修改和查询方法，此时方法并没有确定针对哪个具体实体对象，DBDal泛型类部分代码如下所示。当对某个实体类操作时，需要定义一个子类继承DBDal泛型类。比如对应销售表的sell实体类操作的类为GoodsDAL:DBDal<Sell>。此时，不需要再在GoodsDAL类中定义基本操作方法，因为直接可以从父类DBDal中继承获得。在继承DBDal<Sell>时确定了泛型类型，意味着方法操作的是sell实体类对象，经过EF的模型映射后转换为用SQL语句操作数据库中的sell表。
3.4注意的问题
虽然使用EF减轻了编程的工作量，且降低了代码出错率，但在应用过程中有一些问题值得注意。第一，程序员往往需要修改从数据库自动生成的实体类，此时不要在.cs文件中修改，而要修改tt模板，因为只要保存edmx文件，.cs文件就会回到未修改状态；第二，EF模型在DAL层实现时，数据库的连接字符等配置保存在App.config文件中，而应用程序首先启动是UI层项目，因此要将<configSections>、<connectionStrings>和<entityFramework>三个节点拷贝到UI层项目的App.config文件中；第三，EF访问数据库的实质是调用了IQueryable中的扩展方法，自动将这些方法转换成SQL语句，EF程序易写但执行效率较差，可以先在EF上下文中完成操作，再保存到数据库，以获得更优的性能。
4结束语
在基于三层架构的进销存管理系统中，使用EF技术，使得程序结构更加清晰，不仅节省了项目的开发成本，而且缩短了开发周期。在当前信息化时代背景下，EF技术将会广泛应用于系统开发中。但是EF技术也存在一些不足之处，EF的模式化编程方式往往束缚了它解决特殊问题的能力，当面对复杂的业务逻辑时，开发者最终还是得使用SQL语句来实现功能。另外，还会出现系统运行速度较慢和无法保证数据的有效性等问题。因此，今后EF技术在性能优化、事务处理和安全性方面还有待进一步完善。
参考文献(References):
[1]高起跃.基于ASP_NETMVC和实体框架的农业论坛的设计与实现[D].辽宁科技大学硕士学位论文,2014.6.
[2]谢日星.EntityFramework技术在分层架构中的应用研究[J].电脑知识与技术,2011.7(14):3326-3327
[3]龚兰兰.基于ASP.netMVC的智能名片后台系统的设计与实现[J].苏州市职业大学学报,2017.28(1):5-9
[4]何福南,汤晓燕.C#程序设计项目化教程[M].电子工业出版社,2014.
[5]明日科技.C#项目开发案例全程实录(第2版)[M].清华大学出版社,2011.
作者:林佳一 单位:广东交通职业技术学院信息学院