Entity Framework

長久以來，程式設計師和資料庫總是保持著一種微妙的關係，在商用應用程式中，資料庫一定是不可或缺的元件，這讓程式設計師一定要為了連接與存取資料庫而去學習 SQL 指令，因此在資訊業中有很多人都在研究如何將程式設計模型和資料庫整合在一起，物件關聯對應 (Object-Relational Mapping) 的技術就是由此而生，像Hibernate或NHibernate都是這個技術下的產物，而微軟雖然有了ADO.NET這個資料存取的利器，但卻沒有像NHibernate這樣的物件對應工具，因此微軟在.NET Framework 2.0發展時期，就提出了一個ObjectSpace的概念，ObjectSpace可以讓應用程式可以用完全物件化的方法連接與存取資料庫，其技術概念與NHibernate相當類似，然而ObjectSpace工程相當大，在.NET Framework 2.0完成時仍無法全部完成，因此微軟將ObjectSpace納入下一版本的.NET Framework中，並且再加上一個設計的工具（Designer），構成了現在的 ADO.NET Entity Framework。

Entity Framework是ADO.NET之上支持面向数据应用程序开发，使得开发者工作于领域相关的对象和属性的数据级，如客户、客户地址等，不必关注存储数据的底层表、列。这种在更高层次上创建、维护面向数据的应用程序可以大大节约编码量。[3]

Entity Framework 利用了抽象化資料結構的方式，將每個資料庫物件都轉換成應用程式物件 (entity)，而資料欄位都轉換為屬性 (property)，關聯則轉換為結合屬性 (association)，讓資料庫的 E/R 模型完全的轉成物件模型，如此讓程式設計師能用最熟悉的程式語言來呼叫存取。而在抽象化的結構之下，則是高度整合與對應結構的概念層、對應層和儲存層，以及支援 Entity Framework 的資料提供者 (provider)，讓資料存取的工作得以順利與完整的進行。

• 概念層：負責向上的物件與屬性顯露與存取。
• 對應層：將上方的概念層和底下的儲存層的資料結構對應在一起。
• 儲存層：依不同資料庫與資料結構，而顯露出實體的資料結構體，和 Provider 一起，負責實際對資料庫的存取和 SQL 的產生。

2008年8月11日，Entity Framework的第一版(EFv1)随.NET Framework 3.5 Service Pack 1和Visual Studio 2008 Service Pack 1发布。该版受到了广泛的批评。[4]

2010年4月12日，Entity Framework第2版，称为Entity Framework 4.0 (EFv4)发布，解决了第一版的很多问题。[5]该版本完全包含在.NET Framework中。

2011年4月12日发布了Entity Framework第3个版本，称为version 4.1，开始支持Code First。2011年7月25日发布了Entity Framework 4.1 Update 1。

2012年2月29日发布了version 4.3.1。[6]

2012年8月11日发布了Version 5.0.0。[7]与.NET framework 4.5配套。

2013年10月17日发布了Version 6.0。[8]并成为开源软件，使用Apache License v2. 类似于ASP.NET MVC，开源发布于GitHub。[9] This version has a number of improvements for code-first support.[10]Entity Framework 6.0、6.1、6.2、6.3 和 6.4 完全作为NuGet包提供。

2014年5月19日，微软决定为了让其.NET能跨平台，下一版Entity Framework将完全重写。[11]2016年6月27日，发布了Entity Framework Core 1.0, 伴随着ASP.NET Core 1.0 和 .NET Core 1.0.[12]本来其命名为Entity Framework 7，但为了突出其是完全重写而不是替换EF6所以重新命名。[13]

ADO.NET Entity Framework 架構圖

ADO.NET Entity Framework栈。

ADO.NET Entity Framework架构，从底向上包括：

• Data source specific providers, ADO.NET抽象接口连接到数据库。
• Map provider, 特定数据库的provider，翻译Entity SQL命令树到数据库本地SQL方言查询。包括Store-specific bridge，负责把一般命令树翻译为存储特定的命令树。
• EDM parser and view mapping, 把数据模型的特定的SDL规范和如何映射到关系模型。从关系模式角度，它创建了对应于概念模型的数据views。它聚合（aggregate）多张表的信息成为一个实体（entity），把一个到实体的修改（update）分割为到多个表的修改。
• Query and update pipeline, 处理查询、过滤器、修改等请求，转化为经典命令树。
• Metadata services, 处理实体、关系、映射的所有元数据。
• Transactions, 集成基础存储的事务能力。如果基础存储不支持事务，则在这个层次上实现事务。
• Conceptual layer API, 提供了概念模式下的编程接口。遵从ADO.NET模式，使用Connection对象引用map provider, 使用Command对象发送查询，返回EntityResultSets 或 EntitySets 以包含结果。
• Disconnected components, ADO.NET Entity Framework使用的本地缓存数据集和实体集，在偶尔连接环境。
• Embedded database: ADO.NET Entity Framework包含一个轻量嵌入数据库用于客户端缓存和查询关系数据库。
• Design tools, 如Mapping Designer, ADO.NET Entity Framework包含的用于简化映射从概念模式到关系模式，指出实体类型的哪些属性映射到数据库的哪个表。
• Programming layer, 暴露EDM作为编程结构，可被编程语言使用
  • Object services, 自动产生CLR类代码，把同一属性作为一个实体，允许实体实例作为.NET 对象.
  • Web services, 暴露web服务的实体
• High-level services, 如工作在实体上的报告服务。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Schema Namespace="Employees" Alias="Self" xmlns="http://schemas.microsoft.com/ado/2006/04/edm">
  <EntityContainer Name="EmployeesContext">
    <EntitySet Name="Employees" EntityType="Employees.Employees" />
  </EntityContainer>
  <EntityType Name="Employees">
    <Key>
      <PropertyRef Name="EmployeeId" />
    </Key>
    <Property Name="EmployeeId" Type="Guid" Nullable="false" />
    <Property Name="LastName" Type="String" Nullable="false" />
    <Property Name="FirstName" Type="String" Nullable="false" />
    <Property Name="Email" Type="String" Nullable="false" />
  </EntityType>
</Schema>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Mapping Space="C-S" xmlns="urn:schemas-microsoft-com:windows:storage:mapping:CS">

  <EntityContainerMapping StorageEntityContainer="dbo" CdmEntityContainer="EmployeesContext">
    <EntitySetMapping Name="Employees" StoreEntitySet="Employees" TypeName="Employees.Employees">

      <ScalarProperty Name="EmployeeId" ColumnName="EmployeeId" />
      <ScalarProperty Name="LastName" ColumnName="LastName" />
      <ScalarProperty Name="FirstName" ColumnName="FirstName" />
      <ScalarProperty Name="Email" ColumnName="Email" />

    </EntitySetMapping>
  </EntityContainerMapping>
</Mapping>

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<Schema Namespace="Employees.Store" Alias="Self"
    Provider="System.Data.SqlClient"
    ProviderManifestToken="2005"
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/ado/2006/04/edm/ssdl">
  <EntityContainer Name="dbo">
    <EntitySet Name="Employees" EntityType="Employees.Store.Employees" />
  </EntityContainer>
  <EntityType Name="Employees">
    <Key>
      <PropertyRef Name="EmployeeId" />
    </Key>
    <Property Name="EmployeeId" Type="uniqueidentifier" Nullable="false" />
    <Property Name="LastName" Type="nvarchar" Nullable="false" MaxLength="50" />
    <Property Name="FirstName" Type="nvarchar" Nullable="false" />
    <Property Name="Email" Type="nvarchar" Nullable="false" />
  </EntityType>
</Schema>

Entity Data Model (EDM) 给出数据的概念模型(CSDL) ，这所使用的建模技术被称为Entity Data Model, 是实体-关系模型的扩展版。[17]数据模型主要描述了实体和其涉及的关联（Association）。EDM模式用Schema Definition Language (SDL)表述，这事XML的一种应用。此外，从概念模式(CSDL)到存储模式(SSDL)的映射(MSL)也必须用XML表示。[18]

Visual Studio提供了Entity Designer 可视化创建EDM和映射规范。该工具输出XML文件(*.edmx)来描述这种模式和映射。Edmx文件包含EF元数据(CSDL/MSL/SSDL内容)。也可手工编辑这3个文件(csdl, msl, ssdl)。

EntityType ::= 
  ENTITYTYPE entityTypeName [BASE entityTypeName]
    [ABSTRACT true|false] KEY propertyName [, propertyName]*
    {(propertyName PropertyType [PropertyFacet]*) +}

PropertyType ::= (
  (PrimitiveType [PrimitiveTypeFacets]*)
    | (complexTypeName)
    | RowType

  PropertyFacet ::= (
    [NULLABLE true | false]
    | [DEFAULT defaultVal] 
    | [MULTIPLICITY [1|*]]
  )

  PropertyTypeFacet ::= 
    MAXLENGTH | PRECISION | SCALE 
    | UNICODE | FIXEDLENGTH | COLLATION
    | DATETIMEKIND | PRESERVESECONDS

  PrimitiveType ::= 
    BINARY | STRING | BOOLEAN
    | SINGLE | DOUBLE | DECIMAL | GUID
    | BYTE | SBYTE | INT16 | INT32 | INT64
    | DATETIME | DATETIMEOFFSET | TIME
)

<ComplexType Name="Addr">
    <Property Name="Street" Type="String" Nullable="false" />
    <Property Name="City" Type="String" Nullable="false" />
    <Property Name="Country" Type="String" Nullable="false" />
    <Property Name="PostalCode" Type="Int32" />
</ComplexType>
<EntityType Name="Customer">
    <Key>
        <PropertyRef Name="Email" />
    </Key>
    <Property Name="Name" Type="String" />
    <Property Name="Email" Type="String" Nullable="false" />
    <Property Name="Address" Type="Addr" />
</EntityType>

<Association Name="CustomerAndOrders">
    <End Type="Customer" Multiplicity="1" />
    <End Type="Orders" Multiplicity="*">
        <OnDelete Action="Cascade" />
    </End>
</Association>

ADO.NET 實體資料模型工具會產生從 ObjectContext (代表概念模型中所定義的實體容器) 衍生而來的類別。 ObjectContext 類別支援針對將實體當成物件傳回之概念模型進行查詢，也支援建立、更新和刪除實體物件。 Entity Framework 支援針對概念模型進行物件查詢。 這些查詢可以使用 Entity SQL 、Language-Integrated Query (LINQ) 和物件查詢產生器方法來撰寫。[23]

// Initialize the EntityConnectionStringBuilder.
EntityConnectionStringBuilder entityBuilder = new EntityConnectionStringBuilder();

// Set the provider name.
entityBuilder.Provider = providerName;

// Set the provider-specific connection string.
entityBuilder.ProviderConnectionString = providerString;

// Set the Metadata location.
entityBuilder.Metadata =  @"res://*/AdventureWorksModel.csdl|
                            res://*/AdventureWorksModel.ssdl|
                            res://*/AdventureWorksModel.msl";

Console.WriteLine(entityBuilder.ToString());                                                                                                                     

using (EntityConnection conn = new EntityConnection(entityBuilder.ToString()))
{
    conn.Open();
    Console.WriteLine("Just testing the connection.");
    conn.Close();
}

using (AdventureWorksEntities AWEntities = new AdventureWorksEntities())
{
    ObjectQuery<Product> products = AWEntities.Products;

    // LINQ Query syntax:
    IOrderedQueryable<Product> query =
        from product in products
        orderby product.Name, product.ListPrice descending
        select product;

    // LINQ Method syntax:
    IOrderedQueryable<Product> query = products
        .OrderBy(product => product.Name)
        .ThenByDescending(product => product.ListPrice);
}

// Get the contacts with the specified name.
ObjectQuery<Contact> contactQuery = context.Contact
    .Where("it.LastName = @ln AND it.FirstName = @fn",
    new ObjectParameter("ln", lastName), 
    new ObjectParameter("fn", firstName));

目前 ADO.NET Entity Framework 的開發，在 Visual Studio 2008 中有充分的支援，在安裝 Visual Studio 2008 Service Pack 1 後，檔案範本中即會出現 ADO.NET 實體資料模型 (ADO.NET Entity Data Model) 可讓開發人員利用 Entity Model Designer 來設計 EDM，EDM 亦可由Windows記事本等文字編輯器所編輯。

微軟特別針對了網路上各種不同的應用程式（例如 AJAX，Silverlight，Mashup 應用程式）開發了一個基於 ADO.NET Entity Framework 之上的服務，稱為 ADO.NET Data Services（專案代號為 Astoria），並與 ADO.NET Entity Framework 一起包裝在 .NET Framework 3.5 Service Pack 1 中發表。

目前已有數個資料庫廠商或元件開發商宣布要支援 ADO.NET Entity Framework[27]:

• Mircosoft,支持MsSQL.
• Core Lab，支援Oracle、MySQL、PostgreSQL 與 SQLite 資料庫。
• IBM，實作 DB2 使用的 LINQ Provider。
• MySQL，發展 MySQL Server 所用的 Provider。
• Npqsql，發展 PostgreSQL 所用的 Provider。
• OpenLink Software，發展支援多種資料庫所用的 Provider。
• Phoenix Software International，發展支援 SQLite 資料庫的 Provider。
• Sybase，將支援 Anywhere 資料庫。
• VistaDB Software，將支援 VistaDB 資料庫。
• DataDirect Technologies，發展支援多種資料庫所用的 Provider。
• Firebird，支援 Firebird 資料庫。

• （英文） MSDN Library : ADO.NET Entity Framework（页面存档备份，存于）
• （繁體中文） 讀寫 ADO.NET Entity Framework（页面存档备份，存于）
• （繁體中文） 整合 ADO.NET Entity Framework 到應用程式中（页面存档备份，存于）
• （繁體中文） 首次接觸 ADO.NET Entity Framework（页面存档备份，存于）
• （繁體中文） ADO.NET Entity Framework 概觀（页面存档备份，存于）
• （英文） Recent ADO.NET Entity Framework provider news - Demos and downloads