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摘要:
学习向 Microsoft .net 应用程序公开数据的最佳方式,以及如何实现一个有效的策略以便在分布式应用程序的层间传递数据。
简介
在设计分布式应用程序时需要确定如何访问和表示与该应用程序相关联的业务数据。本文提供一些指导原则以帮助您选择公开数据、保持数据和在应用程序的层间传递数据的最佳方式。
图 1 所示为分布式应用程序中的常见层。本文区分业务数据与使用这些数据的业务过程,并且仅在需要明确说明时讨论业务过程层。同样,本文仅在直接涉及数据表示方式(例如 Microsoft? ASP.NET Web 页面公开业务数据的方式)时讨论表示层。图 1 中使用了两个新术语:数据访问逻辑组件和业务实体组件。本文后面将解释这些术语。
图 1:分布式应用程序中数据的访问与表示
多数应用程序将数据存储在关系数据库中。除此之外还有其他数据存储方式,但本文重点讨论 .NET 应用程序与关系数据库交互的方式,而并不专门讨论它如何与平面文件、非关系数据库等其他数据存储中的数据进行交互。
本文明确区分保持逻辑与数据本身。将保持逻辑与数据区分开来的原因如下:
为区分保持逻辑与数据本身,本文提出了两种不同的组件类型。
数据访问逻辑组件
数据访问逻辑组件代表调用程序提供对数据库执行以下任务的方法:
执行上述任务的方法通常称为“CRUD”方法,这是由各项任务的首字母组成的一个缩写词。
数据访问逻辑组件还提供对数据库实现业务逻辑的方法。例如,数据访问逻辑组件可能包含一个查找目录中本月销售额最高的产品的方法。
通常,数据访问逻辑组件访问一个单一数据库,并封装了针对该数据库中一个表或一组相关表的数据相关操作。例如,可以定义一个数据访问逻辑组件来处理数据库中的 Customer 表和 Address 表,同时定义另一个数据访问逻辑组件来处理 Orders 表和 OrderDetails 表。本文后面将讨论将数据访问逻辑组件映射到数据库表的设计决策。
表示业务实体
每个数据访问逻辑组件都处理一种特定类型的业务实体。例如,Customer 数据访问逻辑组件处理 Customer 业务实体。表示业务实体的方式很多,这取决于诸如以下因素:
本文将概述以下实现选项的优缺点:
注意:如果希望以一种更加面向对象的方式使用数据,可以使用另一种替代方法,即定义一个基于公共语言运行库的反射功能的对象保持层。您可以创建一个使用反射功能来读取对象属性的架构,并使用映射文件来描述对象与表之间的映射。然而,要有效地实现上述方法,需要大量的基础结构代码投入。对于 ISV 和解决方案提供商来说,这种投入或许可以接受,但对于大多数组织则不可行。有关这方面的讨论超出了本文的范围,这里不再论述。
技术因素
图 2 所示为影响数据访问逻辑组件和业务实体实现策略的一些技术因素。本文将分别讨论这些技术因素并提供相关建议。
图 2:影响数据访问逻辑组件和业务实体设计的技术因素
将关系数据映射到业务实体
数据库通常包含许多表,这些表之间的关系通过主键和外键来实现。当定义业务实体以在 .net 应用程序中表示这些数据时,必须确定如何把这些表映射到业务实体。
请考虑图 3 所示的假想零售商数据库。
图 3:假想的关系数据库中的表关系
下表总结了示例数据库中的关系类型。
关系类型 | 示例 | 说明 |
---|---|---|
一对多 | Customer:Address Customer:Order |
一个客户可以有多个地址,例如送货地址、帐单接收地址、联系地址等。 一个客户可以有多个订单。 |
多对多 | Order:Product | 一个订单可以包含许多产品,每种产品由 OrderDetails 表中的单独一行表示。同样,一种产品也可以出现在许多订单中。 |
当定义业务实体以在数据库中建立信息模型时,应考虑要如何在您的应用程序中使用这些信息。应当标识封装您的应用程序的功能的核心业务实体,而不是为每个表定义单独的业务实体。
该假想零售商的应用程序中的典型操作如下:
为满足这些应用程序要求,该应用程序要处理三个逻辑业务实体:Customer、Order 和 Product。对于每个业务实体,都将定义一个单独的数据访问逻辑组件,如下所示:
图 4 所示为这些数据访问逻辑组件与它们所表示的数据库中的表之间的关系。
图 4:定义向 .NET 应用程序公开关系数据的数据访问逻辑组件
将关系数据映射到业务实体的建议
要将关系数据映射到业务实体,请考虑以下建议:
实现数据访问逻辑组件
数据访问逻辑组件是一个无状态类,也就是说,所交换的所有消息都可以独立解释。调用之间不存在状态。数据访问逻辑组件为访问单一数据库(某些情况下可以是多个数据库,例如水平数据库分区)中的一个或多个相关表提供方法。通常,数据访问逻辑组件中的这些方法将调用存储过程以执行相应操作。
数据访问逻辑组件的主要目标之一是从调用应用程序中隐藏数据库的调用及格式特性。数据访问逻辑组件为这些应用程序提供封装的数据访问服务。具体地说,数据访问逻辑组件处理以下实现细节:
本节后面将详细讨论其中的某些问题。
数据访问逻辑组件的应用方案
图 5 所示为从各种应用程序类型(包括 Windows 窗体应用程序、ASP.NET 应用程序、XML Web Services 和业务过程)中调用数据访问逻辑组件的方式。根据应用程序的部署方式,这些调用可以是本地的,也可以是远程的。
数据访问逻辑组件使用 ADO.NET 执行 SQL 语句或调用存储过程。
如果您的应用程序包含多个数据访问逻辑组件,可以使用数据访问助手组件来简化数据访问逻辑组件类的实现。该组件可以帮助管理数据库连接、执行 SQL 命令以及缓存参数。数据访问逻辑组件仍然封装访问特定业务数据所需的逻辑,而数据访问助手组件则专注于数据访问 API 的开发和数据连接配置,从而帮助减少代码的重复。当使用 Microsoft SQL Server™ 数据库时,可在您的应用程序中将其用作一个通用的数据访问助手组件。图 6 所示为使用数据访问助手组件帮助实现数据访问逻辑组件的方法。
图 6: 使用数据访问助手组件实现数据访问逻辑组件
当存在所有数据访问逻辑组件公用的实用程序功能时,可以定义一个基本类以从中继承和扩展数据访问逻辑组件。
将数据访问逻辑组件类设计为可以为不同类型的客户端提供一致的接口。如果将数据访问逻辑组件设计为与当前及潜在的业务过程层的实现要求相兼容,可以减少必须实现的附加接口、接触面或映射层的数目。
要支持广泛的业务过程和应用程序,请考虑以下技术以便将数据传入和传出数据访问逻辑组件方法:
以下各节将说明用于将业务实体数据传入和传出数据访问逻辑组件的各种方式以及每种方式的优缺点。这些信息有助于您根据自己特定的应用程序方案做出相应选择。
将标量值作为输入和输出传递这种方法的优点如下:
这种方法的缺点如下:
这种方法的优点如下:
这种方法的缺点如下:
这种方法的优点如下:
这种方法的缺点如下:
这种方法的优点如下:
这种方法的缺点如下:
这种方法的优点如下:
这种方法的缺点如下:
可以使用存储过程执行数据访问逻辑组件支持的许多数据访问任务。
优点
尽管存储过程具有上述优点,但仍有某些情况不适合使用存储过程。
缺点配合使用数据访问逻辑组件与存储过程的建议
配合使用数据访问逻辑组件与存储过程时,请考虑以下建议:
注意:不要在存储过程名称前面使用前缀 sp_,这会降低性能。当调用一个以 sp_ 开头的存储过程时,SQL Server 始终会先检查 master 数据库,即使该存储过程已由数据库名称进行限定。
管理锁定和并发
某些应用程序在更新数据库数据时采用“后进有效”(Last in Wins) 法。使用“后进有效”法更新数据库时不会将更新与原始记录相比较,因此可能会覆盖掉自上次刷新记录以来其他用户所做的所有更改。然而,有时应用程序却需要在执行更新之前确定数据自最初读取以来是否被更改。
数据访问逻辑组件可以实现管理锁定和并发的代码。管理锁定和并发的方法有两种:
使用保守式并发
保守式并发主要用于数据争用量大以及通过锁定来保护数据的成本低于发生并发冲突时回滚事务的成本的环境。如果锁定时间很短(例如在编程处理的记录中),则实现保守式并发效果最好。
保守式并发要求与数据库建立持久连接,并且因为记录可能被锁定较长时间,因此当用户与数据进行交互时,不能提供可缩放的性能。
使用开放式并发
开放式并发适用于数据争用量低或要求只读访问数据的环境。开放式并发可以减少所需锁定的数量,从而降低数据库服务器的负荷,提高数据库的性能。
开放式并发在 .net 中被广泛使用以满足移动和脱机应用程序的需要。在这种情况下,长时间锁定数据是不可行的。此外,保持记录锁定还要求与数据库服务器的持久连接,这在脱机应用程序中是不可能的。
测试开放式并发冲突
测试开放式并发冲突的方法有多种:
集中的时间戳适用于签出方案以及某些脱机客户端方案,其中可能需要明确的锁定所有者和替代管理。此外,集中的时间戳还可以根据需要提供审核。
手动实现开放式并发
请考虑以下 SQL 查询:
SELECT Column1, Column2, Column3 FROM Table1
要在更新 Table1 的行时测试开放式并发冲突,可以发出以下 UPDATE 语句:
UPDATE Table1 Set Column1 = @NewValueColumn1, Set Column2 = @NewValueColumn2, Set Column3 = @NewValueColumn3 WHERE Column1 = @OldValueColumn1 AND Column2 = @OldValueColumn2 AND Column3 = @OldValueColumn3 |
如果原始值与数据库中的值匹配,则执行更新。如果某个值被修改,WHERE 子句将无法找到相应匹配,从而更新将不会修改该行。您可以对此技术稍加变化,即只对特定列应用 WHERE 子句,使得如果自上次查询以来特定字段被更新,则不覆盖数据。
注意:请始终返回一个唯一标识查询中的一行的值,例如一个主关键字,以用于 UPDATE 语句的 WHERE 子句。这样可以确保 UPDATE 语句更新正确的行。
如果数据源中的列允许空值,则可能需要扩展 WHERE 子句,以便检查本地表与数据源中匹配的空引用。例如,以下 UPDATE 语句将验证本地行中的空引用(或值)是否仍然与数据源中的空引用(或值)相匹配。
UPDATE Table1 Set Column1 = @NewColumn1Value WHERE (@OldColumn1Value IS NULL AND Column1 IS NULL) OR Column1 = @OldColumn1Value |
使用数据适配器和 DataSet 实现开放式并发
可以配合使用 DataAdapter.RowUpdated 事件与前面所述技术以通知您的应用程序发生了开放式并发冲突。每当试图更新 DataSet 中的修改过的行时,都将引发 RowUpdated 事件。可以使用 RowUpdated 事件添加特殊处理代码,包括发生异常时的处理、添加自定义错误信息以及添加重试逻辑。
RowUpdated 事件处理程序接收一个 RowUpdatedEventArgs 对象,该对象具有 RecordsAffected 属性,可以显示针对表中的一个修改过的行的更新命令会影响多少行。如果把更新命令设置为测试开放式并发,则当发生开放式并发冲突时,RecordsAffected 属性将为 0。设置 RowUpdatedEventArgs.Status 属性以表明要采取的操作;例如,可以把该属性设置为 UpdateStatus.SkipCurrentRow 以跳过对当前行的更新,但是继续更新该更新命令中的其他行。有关 RowUpdated 事件的详细信息,请参阅 Working with DataAdapter Events。
使用数据适配器测试并发错误的另一种方法是在调用 Update 方法之前把 DataAdapter.ContinueUpdateOnError 属性设置为 true。完成更新后,调用 DataTable 对象的 GetErrors 方法以确定哪些行发生了错误。然后,使用这些行的 RowError 属性找到特定的详细错误信息。有关如何处理行错误的详细信息,请参阅 Adding and Reading Row Error Information。
以下代码示例显示了 Customer 数据访问逻辑组件如何检查并发冲突。该示例假设客户端检索到了一个 DataSet 并修改了数据,然后把该 DataSet 传递给了数据访问逻辑组件中的 UpdateCustomer 方法。UpdateCustomer 方法将通过调用以下存储过程来更新相应的客户记录;仅当客户 ID 与公司名称未被修改时存储过程才能更新该客户记录:
CREATE PROCEDURE CustomerUpdate { @CompanyName varchar(30), @oldCustomerID varchar(10), @oldCompanyName varchar(30) } AS UPDATE Customers Set CompanyName = @CompanyName WHERE CustomerID = @oldCustomerID AND CompanyName = @oldCompanyName GO |
在 UpdateCustomer 方法中,以下代码示例将一个数据适配器的 UpdateCommand 属性设置为测试开放式并发,然后使用 RowUpdated 事件测试开放式并发冲突。如果遇到开放式并发冲突,应用程序将通过设置要更新的行的 RowError 来表明开放式并发冲突。注意,传递给 UPDATE 命令中的 WHERE 子句的参数值被映射到 DataSet 中各相应列的原始值。
// CustomerDALC 类中的 UpdateCustomer 方法 // 创建一个数据适配器以访问 Northwind 中的 Customers 表 // 设置数据适配器的 UPDATE 命令,调用存储过程“UpdateCustomer” // 向数据适配器的 UPDATE 命令添加两个参数, // 将 CustomerID 的原始值指定为第一个 WHERE 子句参数 // 将 CustomerName 的原始值指定为第二个 WHERE 子句参数 // 为 RowUpdated 事件添加一个处理程序 // 更新数据库 foreach (DataRow myRow in ds.Tables["Customers"].Rows) // 处理 RowUpdated 事件的方法。 如果登记该事件但不处理它, |
当在一个 SQL Server 存储过程中执行多个 SQL 语句时,出于性能原因,可以使用 SET NOCOUNT ON 选项。此选项将禁止 SQL Server 在每次执行完一条语句时都向客户端返回一条消息,从而可以降低网络流量。然而,这样将不能像前面的代码示例那样检查 RecordsAffected 属性。RecordsAffected 属性将始终为 1。另一种方法是在存储过程中返回 @@ROWCOUNT 函数(或将它指定为一个输出参数);@@ROWCOUNT 包含了存储过程中上一条语句完成时的记录数目,并且即使使用了 SET NOCOUNT ON,该函数也会被更新。因此,如果存储过程中执行的上一条 SQL 语句是实际的 UPDATE 语句,并且已经指定 @@ROWCOUNT 作为返回值,则可以对应用程序代码进行如下修改:
// 向数据适配器的 UPDATE 命令添加另一个参数来接收返回值。 // 将 OnRowUpdated 方法修改为检查该参数的值 |
如果希望数据访问逻辑组件类能够被 COM 客户端调用,则建议按前面所述的原则定义数据存取逻辑组件,并提供一个包装组件。然而,如果希望 COM 客户端能够访问数据访问逻辑组件,请考虑以下建议:
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