Использование баз данных в приложениях ASP.NET

Цель лекции: познакомиться с принципами организации подключения Web-приложения к базе данных, рассмотреть основные возможности модели доступа к данным ADO.NET, изучить примеры выполнения наиболее типовых действий с данными в базе данных, таких как добавление, удаление, редактирование, а также поиск, сортировка и фильтрация.

Деятельность большинства Web-приложений сосредоточена на извлечении, отображении и модификации данных. Эти задачи кажутся достаточно прямолинейными, но за последнее десятилетие способы использования данных постоянно менялись. Разработчики перешли от простых клиентских приложений с локальными базами данных к распределительным системам, основанным на централизованных базах данных и выделенных серверах. В то же время развивались технологии доступа к данным. Сегодня свыше 95% всех информационных систем так или иначе используют базы данных. Вот почему вопросы организации взаимодействия приложения с базой данных являются актуальными, а внимание ведущих разработчиков программного обеспечения приковано к этой проблеме. Данная лекция посвящена изучению вопросов, связанных с организацией взаимодействия Web-приложений с базами данных.

Основные сведения о модели доступа к данным ADO.NET

ADO.NET представляет собой набор библиотек, входящих в Microsoft .NET Framework и предназначенных для взаимодействия с различными хранилищами данных из .NET-приложений. Библиотеки ADO.NET включают все необходимые классы для подключения к источникам данных практически произвольного формата, выполнения запросов к этим источникам и получения результата. Кроме того, несомненным достоинством ADO.NET является возможность работы с отсоединенными источниками данных, представляющими собой структуры, которые организуют данные в оперативной памяти компьютера и работать с которыми возможно с использованием ставших уже привычными средств доступа к данным. Таким образом, ADO.NET можно использовать в качестве надежного, иерархически организованного отсоединенного от источника кэша данных для автономной работы, что незаменимо при построении масштабируемых приложений, особенно ориентированных на Web.

На сегодняшний день ADO.NET является наиболее развитой технологией доступа к данным среди технологий, разработанных корпорацией Microsoft. Она развивает те принципы, которые были заложены в таких технологиях, как DAO и ADO, делая их более простыми в применении, более мощными и универсальными. В то же время ADO.NET является уже иной технологией доступа к данным.

Рассмотрим архитектуру ADO.NET

Так как ADO.NET представляет собой набор классов для организации взаимодействия клиентского приложения с базой данных, рассмотрим объектную модель ADO.NET

На рис. 10.1 показаны классы, составляющие объектную модель ADO.NET

Рис. 10.1. Иерархия объектов ADO.NET

Объекты, расположенные в левой части, называются подсоединенными и необходимы для управления соединением, транзакциями, выборкой данных и передачей изменений данных в БД. Они непосредственно взаимодействуют с базой данных. Объекты, расположенные в правой части, называются отсоединенными. Они позволяют работать с данными автономно. Отсоединенные объекты не взаимодействуют непосредственно с подсоединенными для получения данных из БД. Точнее, можно сказать, что они не взаимодействуют со всеми объектами левой части иерархии объектов. И хотя вопросы заполнения данными отсоединенных объектов будут обсуждаться позднее, можно сказать, что одной из форм взаимодействия этих двух групп является использование объектом DataAdapter объекта DataSet для заполнения последнего набором данных, извлеченных непосредственно из БД.

Одной из основных идей, лежащих в основе ADO.NET, является наличие поставщиков данных.

Поставщик данных - это набор классов, предназначенных для взаимодействия с хранилищем данных определенного типа. За счет этого модель ADO.NET является чрезвычайно гибкой и расширяемой. Рассмотрим уровни модели поставщиков ADO.NET ( рис. 10.2).

Рис. 10.2. Уровни моделей поставщиков ADO.NET

Как видно из рис. 10.2, приложение .NET взаимодействует с базой данных посредством поставщиков данных. Каждый поставщик данных может обеспечивать доступ только к базе данных определенного формата. Так, для доступа к БД Microsoft SQL Server используется поставщик SQL Server для .NET, для доступа к БД Oracle - поставщик Oracle для .NET и т. д. Названные базы данных являются одними из самых распространенных во всем мире, поэтому поставщики данных для них выделены в отдельные элементы модели ADO.NET ; тем не менее существует множество баз данных другого формата, к которым необходимо осуществлять доступ из приложения .NET. Для этого могут применяться поставщики данных OleDb для .NET или ODBC для .NET, обеспечивающие доступ к любым данным, для которых существует драйвер OleDb либо ODBC соответственно.

При построении приложения, использующего доступ к данным, необходимо сперва попытаться найти "родного" поставщика данных для .NET. Когда же такового не существует, можно воспользоваться OleDb, если существует соответствующий драйвер для источника данных, к которому устанавливается подключение. Т. к. технология OleDb существует достаточно давно, создано много драйверов для различных источников данных, поддерживающих ее. Если в системе не установлен соответствующий драйвер OleDb, его можно попытаться найти на сайте разработчика той базы данных, к которой осуществляется доступ, либо на сайте Microsoft. То же самое справедливо и для технологии ODBC. В ряде случаев существует несколько альтернативных вариантов организации доступа к данным определенного формата. Например, доступ к источнику данных на основе SQL Server можно организовать используя либо поставщик SQL Server для .NET, либо поставщик OleDb. Тем не менее всегда предпочтительнее использовать тот поставщик данных, который специально предназначен для обеспечения доступа к конкретному источнику данных, т. к. он учитывает его особенности.

Каждый поставщик .NET реализует одинаковые базовые классы - Connection, Transaction, DataAdapter, Command, Parameter, DataReader имена которых зависят от поставщика. Например, у поставщика SQL Server существует объект SqlDataAdapter, у поставщика OleDb — OleDbDataAdapter и т. д.

У каждого поставщика данных существует собственное пространство имен. Хотя все поставщики относятся к пространству имен System.Data, каждый из них содержит свой подраздел этого пространства, который содержит объекты, специфичные для данного поставщика. Например, объект SqlDataAdapter находится в пространстве имен System.Data.SqlClient.

Все поставщики данных .NET реализуют одинаковые базовые функции, поэтому код, создаваемый для доступа к данным, выглядит приблизительно одинаково независимо от поставщика. Это означает, что, рассматривая использование интерфейсов отдельного поставщика, мы фактически рассматриваем возможность использования этих же интерфейсов применительно и к другим поставщикам данных.

При организации доступа к данным с помощью ADO.NET исключительно важную роль играют объекты, изображенные на рис. 10.1. Рассмотрим их более подробно.

Объект Connection представляет соединение с источником данных. С его помощью можно задать тип источника данных, его местонахождение, параметры доступа и ряд других атрибутов. Перед тем как начать взаимодействие с источником данных, необходимо установить подключение к нему с помощью объекта Connection.

Объект Command представляет запрос к источнику данных, вызов хранимой процедуры или прямой запрос на возврат содержимого конкретной таблицы. Как известно, существует несколько типов запросов. Часть из них возвращают данные, извлекаемые из источника данных, другие изменяют записи, третьи - управляют структурой БД. С помощью объекта Command возможно выполнить любой из перечисленных типов запросов. Различия в поведении объекта Command начинают проявляться тогда, когда необходимо исполнить тот или иной запрос. Так, например, при необходимости исполнения запроса, не возвращающего записи, необходимо использовать метод ExecuteNonQuery объекта Command, а при извлечении данных из БД - метод ExecuteReader, который, в свою очередь, возвращает объект DataReader, позволяющий просматривать полученные в результате запроса записи.

Объект DataReader предназначен для максимально быстрой выборки и просмотра возвращаемых запросом записей. Однако он позволяет просматривать весь результирующий набор записей путем перемещения от одной записи к другой и, таким образом, просматривать только одну запись за раз. Кроме того, DataReader не имеет возможности для обновления значений записей и поэтому может работать в режиме "только для чтения", за счет чего обладает высокой производительностью.

Объект Transaction позволяет осуществлять группировку записей в логическую единицу работы, называемой транзакцией. Транзакция логически объединяет несколько различных действий, связанных с манипулированием данными, в единое целое. В процессе выполнения действий, осуществляемых в рамках транзакции, СУБД обычно кэширует изменения, вносимые этими действиями в данные до момента завершения транзакции. Это позволяет производить отмену любых изменений, выполненных в рамках транзакции, в случае, если хотя бы одно из действий транзакции завершилось неудачно.

Объект Parameter позволяет вводить в запрос элемент, значение которого может быть задано непосредственно перед исполнением запроса. За счет этого отпадает необходимость каждый раз изменять текст самого запроса.

Объект DataAdapter представляет собой связующее звено между отсоединенными объектами ADO.NET и базой данных. С его помощью осуществляется заполнение таких объектов, как DataSet или DataTable, значениями, полученными в результате выполнения запроса к базе данных, для последующей автономной работы с ними. Помимо этого DataAdapter реализует эффективный механизм выполнения обновления данных, хранимых в базе данных, изменениями, внесенными в данные объектов DataSet и DataTable.

Объект DataTable позволяет просматривать данные в виде наборов записей и столбцов. Фактически, он представляет собой аналог таблицы БД, размещенный в памяти. Достоинством такой организации является возможность автономной работы с данными. Это означает, что после установления соединения с базой данных, чтения данных и заполнения ими объекта DataTable можно отключиться от источника данных и продолжать работать с ним в автономном режиме. Такая возможность чрезвычайно полезна при организации Web-приложений, которые должны быть хорошо масштабируемыми и ориентированы на многопользовательский режим работы. При этом, однако, возникают и побочные эффекты, один из которых связан с тем, что человек, работающий с автономным набором данных, не может увидеть изменений, вносимых в данные в этот момент другими пользователями.

Объект DataColumn представляет собой столбец объекта DataTable. Набор же всех столбов объекта DataTable представляет собой коллекцию Columns. Посредством этого объекта можно получить доступ к значению ячейки соответствующего столбца.

Объект DataRow представляет собой строку объекта DataTable. Набор всех строк этого объекта представляет собой коллекцию Rows. DataRow очень часто используется для доступа к значению конкретного поля определенной записи. При этом применяется свойство Item.

Объект DataSet представляет собой отсоединенный набор данных, который может рассматриваться как контейнер для объектов DataTable. DataSet позволяет организовывать внутри себя структуру, полностью соответствующую реальной структуре таблиц и связей между ними в БД. Это удобно в том случае, когда при работе с базой данных необходимы данные из разных таблиц. В этом случае вместо того, чтобы многократно обращаться к серверу и выбирать данные из одной таблицы за раз, можно поместить все данные в объект DataSet, а затем передать его клиентскому приложению. DataSet является очень мощным инструментом для работы с отсоединенными наборами данных. Все изменения, которые вносятся в данные, хранящиеся в DataSet кэшируются в объектах DataRow. Когда возникает необходимость передачи изменений из DataSet в БД, возможно осуществить передачу только измененных данных, вместо того чтобы передавать все данные объекта, и это значительно снижает объем данных, передаваемых между клиентским компьютером и сервером.

Объект DataRelation представляет собой описание связей между таблицами реляционной базы данных. Он предоставляется объектом DataSet и позволяет организовывать взаимосвязи между таблицами отсоединенного набора данных объекта DataSet. Объект DataRelation выполняет функцию, аналогичную той, которую выполняют связи, определяемые в СУБД между таблицами при создании структур данных. Это касается и соблюдения принципов ссылочной целостности информации. Например, DataRelation можно настроить таким образом, чтобы изменения значения первичного ключа родительской таблицы автоматически передавались (каскадировались) дочерним записям, а при удалении записи в родительской таблице автоматически удалялись записи в дочерних таблицах, связанных с ней.

Объект DataView предназначен для организации возможности просмотра содержимого DataTable различными способами. Это относится к таким операциям, как сортировка и фильтрация записей. С помощью DataView допускается просматривать содержимое одного объекта DataTable с различными установками фильтрации и сортировки. Для этого необходимо использовать два различных объекта DataView, связанных с одним объектом DataTable. Такая возможность исключает необходимость хранения одного набора данных в двух разных структурах.

Более подробно использование всех объектов модели ADO.NET будет рассмотрено ниже.