【EF Core源码揭秘】：外部PHY模式背后的秘密

目录
摘要
关键字
1. EF Core基础概述

EF Core简介
关键特性
应用场景

2. 深入EF Core架构

2.1 EF Core的实体框架

2.1.1 实体类和实体配置
2.1.2 数据库上下文和模型构建

2.2 EF Core的数据操作原理

2.2.1 查询构建器的使用
2.2.2 追踪和变更检测机制

2.3 EF Core的依赖解析与注入

2.3.1 服务提供者的角色和功能
2.3.2 依赖注入的实现细节

解锁专栏，查看完整目录
摘要
EF Core作为一个现代的.NET对象关系映射（ORM）框架，提供了一系列丰富的功能来简化数据库交互操作。本文首先对EF Core的基础架构进行了概述，并深入探讨了其核心组件，包括实体框架的实现细节、数据操作原理、依赖注入机制以及源码分析。随后，文章重点介绍了延迟与立即加载机制、数据库迁移过程、以及高级查询技术的实现。在实战方面，本文详细分析了外部PHY模式，探讨了如何在实际应用中实现性能优化。最后，文章通过与其他ORM框架的比较，以及在微服务架构中的应用，探讨了EF Core的未来发展和可能的技术趋势。通过本文，读者将获得对EF Core全面而深入的理解，并掌握其核心功能及实际应用技巧。
关键字
EF Core；实体框架；数据操作；依赖注入；迁移机制；延迟加载；微服务架构
参考资源链接：W5300外部PHY模式详解：打造高性能Internet连接
1. EF Core基础概述
EF Core简介
Entity Framework Core (EF Core) 是一个轻量级、可扩展的、开源的 .NET ORM (对象关系映射) 框架，它支持多种数据库。开发者可以利用EF Core将.NET对象映射到数据库表，同时通过.NET类型和属性进行数据库查询和更新操作。相比于之前的Entity Framework版本，EF Core专为性能和可移植性进行了优化，更适合跨平台应用的开发。
关键特性

数据库无关性：允许开发者更换底层数据库而不需要重写大量代码。
代码优先（Code First）：通过编写.NET类和属性来定义数据模型，EF Core可以自动生成数据库结构。
数据库迁移：提供简单的方法来更新数据库模式以适应数据模型的变更。
依赖注入：在.NET Core应用中轻松集成EF Core，利用依赖注入管理数据上下文的生命周期。

应用场景
EF Core广泛应用于需要快速开发、维护和访问关系数据库的.NET应用程序中。它特别适合那些希望通过抽象化数据库交互来简化开发流程的开发者。EF Core支持包括但不限于ASP.NET Core Web应用、桌面应用、云服务和微服务等多种应用场景。
通过本章的介绍，读者将对EF Core有一个大致的认识，为后续深入学习EF Core架构和高级用法打下基础。接下来的章节将详细探讨EF Core的架构组成、源码核心机制、外部PHY模式以及在不同应用场景中的最佳实践。
2. 深入EF Core架构
2.1 EF Core的实体框架
2.1.1 实体类和实体配置
在Entity Framework Core (EF Core) 中，实体类是代表数据表的领域模型，而实体配置则是通过Fluent API或者Data Annotations来定义实体类和数据库表之间的映射关系。实体类通常遵循普通.NET类的规则，并且可以通过属性来表示数据库中的列信息。
让我们以一个简单的实体类为例来说明这一概念：
public class Blog{ public int BlogId { get; set; } public string Url { get; set; } // Navigation property to related Posts public List<Post> Posts { get; set; }}登录后复制
在上述代码中，Blog类有一个BlogId属性作为主键，并有一个Url属性代表博客地址。Posts属性表示一对多关系，即一个博客可以有多个帖子。
实体类的配置通常在DbContext的OnModelCreating方法中完成：
protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder){ modelBuilder.Entity<Blog>() .HasKey(b => b.BlogId); modelBuilder.Entity<Blog>() .HasMany(b => b.Posts) .WithOne(p => p.Blog) .HasForeignKey(p => p.BlogForeignKey);}登录后复制
在OnModelCreating方法中，我们通过ModelBuilder配置了Blog实体和Post实体间的一对多关系。这里我们指定了Blog实体的主键，并定义了Blog和Post实体间的关系，其中Post实体通过BlogForeignKey属性与Blog实体关联。
实体框架在EF Core中承担着非常重要的角色，它不仅定义了数据模型，还封装了数据操作的细节，使得开发者可以更加专注于业务逻辑的实现。
2.1.2 数据库上下文和模型构建
DbContext类是EF Core中用于操作数据库的核心类，它负责维护实体的状态，并与数据库进行通信。DbContext类通过定义一个或多个DbSet属性来表示实体集合。
接下来，我们将演示如何在DbContext中定义DbSet属性，并构建模型：
public class BloggingContext : DbContext{ public DbSet<Blog> Blogs { get; set; } public DbSet<Post> Posts { get; set; } protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder) { modelBuilder.Entity<Blog>() .HasKey(b => b.BlogId); modelBuilder.Entity<Blog>() .HasMany(b => b.Posts) .WithOne(p => p.Blog) .HasForeignKey(p => p.BlogForeignKey); // 其他配置... }}登录后复制
在BloggingContext类中，我们定义了两个DbSet属性Blogs和Posts，分别对应Blog和Post实体。OnModelCreating方法被重写以配置实体关系和数据模型。
实体模型的构建是通过ModelBuilder对象完成的，它提供了一系列API来定义实体和它们之间的关系。构建完实体模型后，EF Core可以利用这些信息生成数据库架构或在已有的数据库中映射这些实体。
构建过程涉及到的映射规则包括：实体到表的映射、属性到列的映射以及关系到外键的映射。每个实体可以配置其表名称、列属性、索引、唯一约束等信息。
在EF Core中，数据库上下文和模型构建是核心步骤，它们为数据操作提供了基础框架。理解并掌握这部分知识对于高效使用EF Core至关重要。
2.2 EF Core的数据操作原理
2.2.1 查询构建器的使用
EF Core提供了一个强类型的查询构建器，它基于表达式树构建查询，并将其转换为对应数据库方言的SQL语句。使用查询构建器，开发者可以实现精确控制查询的能力，同时利用C#语言的特性，如类型安全和自动补全提示。
让我们来看一个使用查询构建器进行数据查询的例子：
using (var context = new BloggingContext()){ var blogs = context.Blogs .Where(b => b.Rating > 3) .OrderBy(b => b.Rating) .ToList();}登录后复制
在上面的代码示例中，我们首先通过Where方法筛选出评分高于3的博客，然后通过OrderBy方法将结果按评分进行排序，最后调用ToList方法获取结果列表。Where和OrderBy方法接受表达式作为参数，这些表达式会被编译成表达式树，并在执行时被转换成SQL查询。
查询构建器提供了众多的操作方法，如Select、Join、GroupBy等，它们都能与表达式树结合使用，以创建复杂和灵活的查询。
通过使用查询构建器，开发者可以减少编写原生SQL语句的需求，并利用EF Core的功能，如跟踪变更、缓存以及延迟加载等。查询构建器的使用提高了代码的可维护性和可读性。
2.2.2 追踪和变更检测机制
EF Core中的追踪是指追踪内存中实体的状态，以便于同步数据库中的数据。EF Core会在以下时刻使用追踪机制：

当实体被首次加载到内存中时，它的状态将被设置为Unchanged。
如果实体在内存中的状态发生了变化，EF Core将其状态标记为Modified。
如果实体被添加到内存中，EF Core将其状态标记为Added。
如果实体从内存中被移除，EF Core将其状态标记为Deleted。

变更检测是指EF Core在保存更改时识别内存中实体状态变化的过程。当调用SaveChanges方法时，EF Core会自动检查所有被追踪实体的状态，并生成相应的SQL命令以同步到数据库中。
context.Entry(post).State = EntityState.Modified;context.SaveChanges();登录后复制
在上述代码段中，Entry方法用于获取实体的跟踪信息，通过设置实体的状态为Modified，我们告诉EF Core这个实体在数据库中需要更新。调用SaveChanges后，EF Core生成一个UPDATE SQL语句来更新数据库中的记录。
追踪和变更检测机制是EF Core中处理数据一致性和同步的关键部分。这一机制允许开发者只关注于领域对象的操作，而将数据的持久化和变更同步的工作交由EF Core自动处理。
2.3 EF Core的依赖解析与注入
2.3.1 服务提供者的角色和功能
在依赖注入(DI)的背景下，服务提供者是一个核心组件，它负责解析和提供应用程序所需的服务实例。在EF Core中，服务提供者承担着创建和维护IServiceProvider实例的责任。IServiceProvider是一个用于解析服务实例的容器，它允许将服务注册并根据需要检索它们。
在应用程序启动时，服务提供者通常会创建一个包含所有已注册服务的IServiceProvider。这些服务可能包括数据库上下文、存储库、工作单元以及其他任何依赖项。例如，在ASP.NET Core应用程序中，服务提供者是通过Startup类中的ConfigureServices方法创建的。
public void ConfigureServices(IServiceCollection services){ services.AddDbContext<BloggingContext>(options => options.UseSqlServer(Configuration.GetConnectionString("BloggingDatabase"))); // 其他服务注册...}登录后复制
在ConfigureServices方法中，我们添加了数据库上下文BloggingContext到服务容器中，并指定了数据库连接字符串。当需要BloggingContext的实例时，服务提供者会从服务容器中解析出一个实例。
服务提供者的工作不仅限于初始化和提供服务实例，还包括生命周期管理。服务实例可以配置为单例、作用域或瞬态，并且服务提供者负责创建和销毁这些实例，以确保资源的正确管理。
2.3.2 依赖注入的实现细节
依赖注入是控制反转(IoC)的一种实现方式，它允许将对象间的依赖关系的创建和维护责任从对象本身转移到外部的容器中。在.NET Core和EF Core中，依赖注