Подготовка ADO.NET к работе в приложении

Цель работы: Изучить назначение и основные способы создания объектов ADO.NET при помощи Visual Studio IDE

Общие сведения

В платформе .NET определено множество типов (организованных в соответствующие пространства имен) для взаимодействия с локальными и удаленными хранилищами данных. Общее название пространств имен с этими типами - ADO.NET.

ADO.NET - это новая технология доступа к базам данных, специально оптимизированная для нужд построения рассоединенных ( disconnected ) систем на платформе .NET.

Технология ADO.NET ориентирована на приложения N-tier - архитектуру многоуровневых приложений, которая в настоящее время стала фактическим стандартом для создания распределенных систем.

Основные отличительные особенности ADO.NET:

• ADO расширяет концепцию объектов-наборов записей в базе данных новым типом DataSet, который представляет локальную копию сразу множества взаимосвязанных таблиц. При помощи объекта DataSet пользователь может локально производить различные операции с содержимым базы данных, будучи физически рассоединен с СУБД, и после завершения этих операций передавать внесенные изменения в базу данных при помощи соответствующего "адаптера данных" ( data adapter );
• в ADO.NET реализована полная поддержка представления данных в XML -совместимых форматах. В ADO.NET сформированные для локальной обработки наборы данных представлены в формате XML (в этом же формате они и передаются с сервера баз данных). Данные в форматах XML очень удобно передавать при помощи обычного HTTP, решает многие проблемы с установлением соединений через брандмауэры;
• ADO.NET - это библиотека управляемого кода и взаимодействие с ней производится как с обычной сборкой .NET. Типы ADO.NET используют возможности управления памятью CLR и могут использоваться во многих .NET - совместимых языках. При этом обращение к типам ADO.NET (и их членам) производится практически одинаково вне зависимости от того, какой язык используется.

Все типы ADO.NET предназначены для выполнения единого набора задач:

• установить соединение с хранилищем данных;
• создать и заполнить данными объект DataSet ;
• отключиться от хранилища данных и вернуть изменения, внесенные в объект DataSet обратно в хранилище данных.

Объект DataSet - это тип данных, представляющий локальный набор таблиц и информацию об отношениях между ними.

DataSet - набор связанных таблиц. На практике можно создать на клиенте объект DataSet, который будет представлять полную копию удаленной базы данных.

После создания объекта DataSet и его заполнения данными можно программными средствами производить запросы к нему и перемещаться по таблицам, выполнять все операции, как при работе с обычными базами данных: добавлять в таблицы новые записи, удалять и изменять существующие, применять к ним фильтры и т.п. После того как клиент завершит внесение изменений, информация о них будет отправлена в хранилище данных для обработки.

Создание DataSet осуществляется при помощи управляемого провайдера ( managed provider ).

Управляемый провайдер - это набор классов, реализующих интерфейсы, определенные в пространстве имен System.Data.

Речь идет об интерфейсах IDbCommand, IDbDataAdapter, IDbConnection и IDataReader (рисунок 8.1).

увеличить изображение
Рис. 8.1. Взаимодействие клиента с управляемыми провайдерами

В состав ADO.NET включены два управляемых провайдера: провайдер SQL и провайдер OleDb. Провайдер SQL специально оптимизирован под взаимодействие с Microsoft SQL Server версии 7.0 и последующих. Для других источников данных предлагается использовать провайдер OleDb, который можно использовать для обращения к любым хранилищам данных, поддерживающим протокол OLE DB. Следует отметить, что провайдер OleDb работает при помощи "родного" OLE DB и требует возможности взаимодействия при помощи СОМ.

Все возможности ADO.NET заключены в типах, определенных в соответствующих пространствах имен. Краткий обзор главных пространств имен ADO.NET представлен в таблице 8.1.

Все пространства имен ADO.NET расположены в одной сборке - System.Data.dll. Это означает, что в любом проекте, использующем ADO.NET, мы должны добавить ссылку на эту сборку.

В любом приложении ADO.NET необходимо использовать, по крайней мере, одно пространство имен - System.Data. Кроме того, практически во всех ситуациях требуется использовать либо пространство имен System.Data.OleDb или System.Data.SqlClient - для установления соединения с источником данных.

Типы пространства имен System.Data предназначены для представления данных, полученных из источника (но не для установления соединения непосредственно с источником).

В основном эти типы представляют собой объектные представления примитивов для работы с базами данных - таблицами, строками, столбцами, ограничениями и т. п. Наиболее часто используемые типы System.Data представлены в таблице 8.2.

В традиционных системах клиент-сервер при запуске приложения пользователем автоматически устанавливается связь с базой данных, которая поддерживается в "активном" состоянии до тех пор, пока приложение не будет закрыто. Такой метод работы с данными становится непрактичным, поскольку подобные приложения трудно масштабируются. Например, такая прикладная система может работать достаточно быстро и эффективно при наличии 8-10 пользователей, но она может стать полностью неработоспособной, если с ней начнут работать 100, 200 и более пользователей. Каждое открываемое соединение с базой данных "потребляет" достаточно много системных ресурсов сервера, они становятся занятыми поддержкой и обслуживанием открытых соединений, их не остается на процессы непосредственной обработки данных.

При разработке прикладных систем в сети Интернет ( Web -приложения) необходимо добиваться максимальной масштабируемости. Система должна работать одинаково эффективно как с малым, так и с большим числом пользователей.

По этой причине, в ADO.NET используется модель работы пользователя в отрыве от источника данных. Приложения подключаются к базе данных только на небольшой промежуток времени. Соединение устанавливается только тогда, когда клиент удаленного компьютера запрашивает на сервере данные. После того, как сервер подготовил необходимый набор данных, сформировал и отправил их клиенту в виде WEB -страницы, связь приложения с сервером сразу же обрывается, и клиент просматривает полученную информацию уже не в связи с сервером. При работе в сети Интернет нет необходимости поддерживать постоянную "жизнеспособность" открытых соединений, поскольку неизвестно, будет ли конкретный клиент вообще далее взаимодействовать с источником данных. В таком случае целесообразнее сразу освобождать занимаемые серверные ресурсы, что обеспечит обслуживание большего количества пользователей. Модели доступа к данным представлена на рисунке 8.2.

Рис. 8.2. Модель доступа к данным в ADO.NET

В объектной модели ADO.NET можно выделить несколько уровней.

Уровень данных. Это по сути дела базовый уровень, на котором располагаются сами данные (например, таблицы базы данных MS SQL Server ). На данном уровне обеспечивается физическое хранение информации на магнитных носителях и манипуляция с данными на уровне исходных таблиц (выборка, сортировка, добавление, удаление, обновление и т. п.).

Уровень бизнес-логики. Это набор объектов, определяющих, с какой базой данных предстоит установить связь и какие действия необходимо будет выполнить с содержащейся в ней информацией. Для установления связи с базами данных используется объект DataConnection. Для хранения команд, выполняющих какие либо действия над данными, используется объект DataAdapter. И, наконец, если выполнялся процесс выборки информации из базы данных, для хранения результатов выборки используется объект DataSet. Объект DataSet представляет собой набор данных "вырезанных" из таблиц основного хранилища, который может быть передан любой программе-клиенту, способной либо отобразить эту информацию конечному пользователю, либо выполнить какие-либо манипуляции с полученными данными.

Уровень приложения. Это набор объектов, позволяющих хранить и отображать данные на компьютере конечного пользователя. Для хранения информации используется уже знакомый нам объект DataSet, а для отображения данных имеется довольно большой набор элементов управления ( DataGrid, TextBox, ComboBox, Label и т. д.). В Visual Studio .Net можно вести разработку двух типов приложений. В первую очередь это традиционные Windows -приложения (на основе Windows -форм), которые реализованы в виде ехе-файлов, запускаемых на компьютере пользователя. Ну и конечно, Web -приложения (на основе Web -форм), которые работают в оболочке браузера. Как видно из рисунка 8.2, для хранения данных на уровне обоих типов приложений используется объект DataSet.

Обмен данными между приложениями и уровнем бизнес-логики происходит с использованием формата XML, а средой передачи данных служат либо локальная сеть (Интранет), либо глобальная сеть (Интернет).

В ADO.NET для манипуляции с данными могут использоваться команды, реализованные в виде SQL -запросов или хранимых процедур ( DataCommand ). Например, если необходимо получить некий набор информации базы данных, вы формируете команду SELECT или вызываете хранимую процедуру по ее имени.

Когда требуется получить набор строк из базы данных, необходимо выполнить следующую последовательность действий:

• открыть соединение ( connection ) с базой данных;
• вызвать на исполнение метод или команду, указав ей в качестве параметра текст SQL -запроса или имя хранимой процедуры;
• закрыть соединение с базой данных.

Связь с базой данных остается активной только на достаточно короткий срок - на период выполнения запроса или хранимой процедуры.

Когда команда вызывается на исполнение, она возвращает либо данные, либо код ошибки. Если в команде содержался SQL -запрос на выборку - SELECT, то команда может вернуть набор данных. Вы можете выбрать из базы данных только определенные строки и колонки, используя объект DataReader, который работает достаточно быстро, поскольку использует курсоры read-only, forward-only.

Если требуется выполнить более чем одну операцию с данными, например, получить некоторый набор данных, а затем скорректировать его, - то необходимо выполнить последовательность команд. Каждая команда выполняется отдельно, последовательно одна за другой. Между выполняемыми командами соединение с базой отсутствует. Например, чтобы получить данные из базы - открывается связь, выбираются данные, затем связь закрывается. Когда выполняется обновление базы после корректировки информации пользователем, снова открывается связь, выполняется обновление данных в исходных таблицах и связь снова закрывается.

Команды работы с данными могут содержать параметры, т. е. могут использоваться параметризированные запросы, как, например, следующий запрос:

SELECT * FROM customers WHERE (customer_id=@customerid)

Значения параметров могут задаваться динамически, во время выполнения приложения.

Как правило, в приложениях необходимо извлечь информацию из базы данных и выполнить с ней некоторые действия: показать пользователю на экране монитора, сделать нужные расчеты или послать данные в другой компонент. Очень часто, в приложении нужно обработать не одну запись, а их набор: список клиентов, перечень заказов, набор элементов заказа и т. п. Как правило, в приложениях требуется одновременная работа с более чем одной таблицей: клиенты и все их заказы; автор и все его книги, заказ и его элементы, т.е. с набором связанных данных. Причем для удобства пользователя данные требуется группировать и сортировать то по одному, то по другому признаку. При этом нерационально каждый раз возвращаться к исходной базе данных и заново считывать данные. Более практично работать с некой временной "вырезкой" информации, хранящейся в оперативной памяти компьютера.

Эту роль выполняет набор данных - DataSet, который представляет собой своеобразный кэш записей, извлеченных из базового источника. DataSet может состоять из одной или более таблиц, он имеет дело с копиями таблиц из базы данных источника. Кроме того, в данном объекте могут содержаться связи между таблицами и некоторые ограничения на выбираемые данные. Структура объекта DataSet приведена на рисунке 8.3.

Рис. 8.3. Структура объекта DataSet

Данные в DataSet - это некий уменьшенный вариант основной базы данных. Тем не менее, вы можете работать с такой "вырезкой" точно так же, как и с реальной базой. Поскольку каждый пользователь манипулирует с полученной порцией информации, оставаясь отсоединенными от основной базы данных, последняя может в это время решать другие задачи.

Конечно, практически в любой задаче обработки данных требуется корректировать информацию в базе данных (хотя и не так часто, как извлекать данные из нее). Вы можете выполнить операции коррекции непосредственно в DataSet, a потом все внесенные изменения будут переданы в основную базу данных.

Важно отметить то, что DataSet - пассивный контейнер для данных, который обеспечивает только их хранение. Что же нужно поместить в этот контейнер, определяется в другом объекте - адаптере данных DataAdapter. В адаптере данных содержатся одна или более команд, которые определяют, какую информацию нужно поместить в таблицы объекта DataSet, по каким правилам нужно синхронизировать информацию в конкретной таблице DataSet и соответствующей таблицей основной базы данных и т. п. Адаптер данных обычно содержит четыре команды SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE, для выборки, добавления, корректировки и удаления записей.

Например, метод Fill объекта DataAdapter, заполняющего данными контейнер DataSet, может использовать в элементе SelectCommand следующий запрос:

SELECT au_id, au_lname, au_fname FROM authors

Набор данных DataSet - "независимая" копия фрагмента базы данных, расположенная на компьютере пользователя. Причем в этой копии могут быть не отражены те изменения, которые могли внести в основную базу данных другие пользователи. Если требуется увидеть самые последние изменения, сделанные другими пользователями, то необходимо "освежить" DataSet, повторно вызвав метод Fill адаптера данных.