再次革命--Entity Framework

前言

2009年微軟在.NET 3.5中推出Entity Framework，號稱是微軟將來在.NET上的O/R Mapping重大解決方案，它也將成為微軟跨越所有應用程式的資料整合技術方案，隨著VS2010與.NET 4.0的推出，Entity Framework更進展到了4.0 (跟著.NET版本走)，除了提供多項重大新功能外，微軟更宣佈EF將取代LINQ to SQL的發展，成為資料庫存取的主流技術，因此，EF將大大的影響你我資料庫開發的模式，看來我們這些無奈的資訊業者也將要再被深深革命一次，就算今天可以不變，但明天還是得被迫改變…


何謂Entity Framework

甚麼是Entity Framework？全名應該是：ADO.NET Entity Framework，是微軟以 ADO.NET 為基礎所研發出來的類似ORM架構解決方案，注意的是，ORM (Object-Relational Mapping )只是一個以物件導向的方式來存取資料庫欄位的架構而已，並非一個解決方案，如原來的ADO.NET只有資料庫連線，你只能下達SQL語法後才能知道是否有這個Table與這些欄位，很容易出錯，但在ORM的架構上，Table會強迫物件化，因此你改用物件導向的語法來存取欄位，更符合現代的開發模式與容易閱讀性。

但是，ORM也只能做到物件導向架構而已，從資料庫中取得資料與資料的維護(Insert/Delete/Update)都必須自行封裝在這個ORM的Class中，因此微軟就在.NET 3.5之後將其擴充成為"解決方案"等級，除了透過EDM(Entity Data Model)自動化定義資料模型取代需要半人工定義的ORM Class之外，更重要的是已經可以自動幫你做到資料的讀取與維護等等，不必再自行下達SQL語句。更令人振奮的是無關資料庫的類型，不管你是MS-SQL還是ORALCE或其他資料庫等等，都可以用同一套元件與程式來處理，這些概念筆者一等就是數十年，資料庫開發工具難得終有這天的到來，當然，不代表完美無缺，也無須誇大，只是有個好的開始。


Entity Framework的架構

Entity Framework的架構如圖的左側所示，其核心就是EDM的架構，從EDM來看他有三個模型(層次)：

1. Conceptual Model(概念模型)：使用CSDL來定義(概念結構定義語言)，從使用者UI的前端程式來看，使其可以被抽象與揭露欄位屬性，讓前端可以用物件導向方式來存取。

2. Storage Model(儲存模型)：使用SSDL來定義(儲存體結構定義語言)，就是實際的Table結構，依不同資料庫與Table實體對應上，用來對於實際資料庫下達正確的SQL命令。

3. Mapping(對應模型)：使用MSL(對應定義語言)，目的是用來對應概念欄位到實體欄位的雙向對應關係。

從這三層來看，可以預見就是前端的概念欄位很抽象，後端的實體儲存欄位很具體，透過Mapping對應層會自動處理，不必我們擔心這些對應關係，如圖右側前端的程式透過Entity SQL(不是一般的SQL，專門針對Entity所用的SQL語法)或LINQ to Entity(LINQ語法)來向EntityClient取得資料，或是使用IEnumerate(陣列或列舉)來存放資料對象等等。

中間的核心就是EntityClient，用來與ADO.NET溝通並負責與資料庫的連線控制與存取等等，在EF中，EntityClient已經被往前包裝成Object Service(物件服務層)讓開發者更容易使用Entity SQL或LINQ來控制資料庫的存取，因此EntityClient必須根據EDM的對應關係，對ADO下達實際的SQL命令，也因為此，EntityClient必須由各家資料庫廠商所提供的Provider來進行各種資料庫差異的SQL語句變化。

Entity Framework的優點

為何要使用Entity Framework？可不是因為他出自微軟或是他很流行，很先進，我們簡單來了解一下：

1. 符合物件導向原則：承如上面所說的，EF改良自ORM的架構，所以將Table封裝在EDM中，因此我們可以透過物件導向的語法來存取這些Table的欄位並且可以執行這些Table抽象後的方法(如Insert/Update/Delete/Query等)，這種開發模式是在編譯期可以發現錯誤或有問題的地方，不像傳統ADO開發，必須到了Runtime才發現錯誤，更符合現今的品質概念。

2. 隔離資料庫：因為開發過程中使用了Entity SQL或是LINQ，這樣可以透通在不同的資料庫間，不必因為資料庫不同，而造成程式必須改寫的命運.(當然必須配置不同的資料庫廠商所提供的Provider)。

3. 自動化的存取：因為EF已經不是一個簡單的ORM架構而已，Object Service層已經為你提供了Insert/Update/Delete的服務，當然是提供最基本的，複雜或困難的交易處理，也是要使用Entity SQL另外開發。

4. 更容易開發與維護：EDM的產生可以透過Visual Studio的工具以拖拉的工具來自動幫你產生，你可以不必自己建立，加上可以自動處理資料的SQL，會讓你開發資料庫軟體變得更輕鬆與省事。

5. 更好的效能：理論上，使用了EF架構後應該速度效能會變慢，因為多了一層EDM的轉換與分割，沒錯，但筆者說的效能，是因為他具有延遲載入的功能，如一開始的新增，你不必啟動後面的SQL去讀取資料，或是在Master/Detail間，當沒有處理到Detail時，可以不必預先去讀取Detail資料等等，針對關聯的外鍵資料(Foreign Keys)可以要使用時才去讀取等等，只要控制得宜，都會讓你具有一定的效能。

6. 更容易分層處理：早期使用ORM的架構最難的就是資料分層，在N-Tier架構上必須定義多份的Table Class，因為在N-Tier中並無法透通這些Class定義，造成開發上的困擾，但因為.NET 3.5以後的WCF (Windows Communication Foundation)支援了EF EDM的proxy class功能，讓分層的另一端也可以共用EDM內的class定義。

7. 更具未來性：目前包括WPF或Silverlight等微軟新的主流大都是以Entity為對象來呈現與操作，不再以ADO.NET的DataSet或DataTable的方式來處理，先不必說全部都轉過來，已不大可能這樣處理，但至少新開發的架構，可以使用EF來處理，另一個更好的好處就是，這麼強大的解決方案，是被放置在.NET 4.0中，你可以輕易的享受且免費使用。

EEP2010的Entity Framework架構

既然EF是個好東西，而且深深影響業者的未來，因此我們在EEP2010中除了相容之前EEP2008的原有功能外，也整合最新的EF技術進來EEP2010的架構中，並以WCF的新技術處理N-Tier的分層處理，簡單說明EEP2010的特色如下：

 1. 相容於EEP2008：EEP2010須配合使用VS2010，但原來在EEP2006/EEP2008可以轉移到新的VS2010中來使用。

 2. Connection集中控管：在EF中是以ObjectContext來與資料庫連線與溝通，我們將其抽象到Application上，以EEP的概念抽象與集中資料庫的連線管理。

 3. 無關資料庫類型：採用EF為核心的好處就是不會被資料庫綁架，不管你採用哪一種資料庫，都是採用相同的元件與程式碼。

 4. 提供efCommand元件：在新的EF架構中，採用Entity SQL來做為取得Entity 的資料，而非SQL語句，因此我們將Command的特有功能，如多公司欄位或權限管理等特殊功能封裝在efCommand元件中，並且利用Entity SQL來讓Entity可以有多型(如變化欄位)的使用空間。

 5. 封裝商業邏輯為單一獨立單元：為了落實SaaS的概念，將Server端的商業邏輯封裝成獨立的DLL，除了避免相互個體的影響之外，更方便你佈署與版本管控。

 6. 以WCF處理N-Tier：將Web Client(或是Windows Client)與Server端的存取資料改以WCF的遠端服務，用來透通後端的Entity到前端也可以使用O/R Mapping的方式。

 7. 資料服務抽象化：將WCF所提供的資料服務抽象化，實現同一個接口與Log服務，可以來達到集中控管服務對象的自動紀錄功能。

 8. 服務實體化：不同於資料服務，為了達到在設計時期實現智能感知的提示功能，將遠端呼叫服務改以實體化接口，以滿足現代的開發技術，同樣使用Call By Object方式傳送Session物件，以方便Server進行管理與控管遠端的Service。

 9. 提供Load Balance機制：分層的Application Server提供負載平衡的功能，可以讓Server具有平行處理的能力，以面對更多的User同時使用。

 10. 自動化Wizard：提供精靈式的開發模式，可以自動為你快速產生Server端的服務，與Client端的網頁，讓你的生產力可以大幅提升。

11. 多元化的Client端UI：我們將提供Silverlight或Windows的Client端與JQuery或Ext JS等Ajax活潑的Web介面供開發者來整合，讓你的Client可以更有彈性與多樣性。

 12. 開放所有Source Code：開放Source Code是現代軟體應該具備的基本概念，目的是讓開發者可以快速移轉技術與達到共同成長為目的，更可以讓業者得到更多的安全保障。

 註：EF新功能收納在EEP2010的EF Module中，此為選購模組，且原有EEP2008功能將可以升級到EEP2010中相容使用。

結語

對一家專業從事軟體工程的業者，跟從微軟走的技術路線可以說是憂喜參半，喜的是微軟一直以最快的速度推出新的技術與新的平台，為了能夠在軟體工程與開發技術上做出對業者更大的貢獻，這樣我們就可以享受這些新技術所帶來的好處與便利；但憂的是，變化很快也很大，我們所從事的技術經常必須不斷的被更新與替換，往往一個技術才弄懂摸熟，新的技術就已經又出現了，光是跟上微軟就必須花上很多的時間去了解一些新技術的應用…甚至會做白工。