Введение в ObjectSpaces (стр. 1 из 3)
Тимофей Казаков (TK)
В .NET Framework управление данными осуществляется на уровне объектов. Каждый объект характеризуется своим состоянием (свойства), поведением (методы), и является экземпляром какого-либо конкретного класса. В рамках приложения классы могут различаться по целевому назначению – это могут быть элементы управления, отображающие интерфейс пользователя, или сервисные классы, отвечающие за связи с базами данных и работу с сетевыми функциями, это могут быть классы “сообщений”, обеспечивающие обмен информацией между частями приложения. Все эти сущности объединяет одна общая черта – время их жизни обычно не превышает времени жизни всего приложения. Но, кроме вышеперечисленных категорий классов, можно выделить целый ряд сущностей, время жизни которых превышает срок жизни приложения. Например, в бизнес-задачах роль подобных сущностей могут играть объекты “Клиент”, “Заказчик”, “Продукт”. Таким объектам необходимо предоставить возможность сохранения своего состояния во внешнее хранилище.
В .NET Framework существуют готовые средства для работы с сохраняемыми объектами, – есть возможность сохранять состояние объектов в двоичном виде с использованием BinaryFormatter или XML-формате с использованием XmlSerializer. Все эти средства предоставляют возможности сохранения “графов” объектов, однако сохраняемая информация не оптимизирована для выполнения запросов к хранимым данным – так, поиск необходимой информации в XML-файле, содержащем несколько тысяч записей, может оказаться неприемлемо медленным. В большинстве подобных случаев в качестве хранилища информации подойдет реляционная СУБД – данные сохраняются в таблицах, для дополнительного контроля целостности между ними устанавливаются отношения, поиск информации осуществляется с использованием языка запросов SQL. Аналогичную функциональность предоставляют специальные библиотеки Object/Relational Mapping (O/R Mapping). Такая библиотека перекладывает на себя всю “черную” работу по сохранению/загрузке информации из объектной модели приложения в реляционную модель базы данных. В .NET Framework 1.2 для этих целей есть специальный набор классов из пространства имен System.ObjectSpaces.*.
Если раньше, используя ADO.NET, нужно было самостоятельно писать SQL-запросы, то теперь это требование становится необязательным – ObjectSpaces берут на себя всю заботу об отображении классов приложения на различные источники данных. При этом мы можем создавать новые объекты, сохранять их, выполнять различные запросы - все необходимые действия по взаимодействию с источником данных будут выполняться внутри ObjectSpaces (при этом данные могут находиться как в традиционной БД, так и быть представленными в XML форме)
| ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕТекущая версия ObjectSpaces поддерживает в качестве источника данных только SQL Server 7.0 и выше. |
Для объектов приложения ObjectSpaces предоставляет следующие возможности:
Прозрачное отображение экземпляров .NET объектов на источник данных.
Поддержку иерархий классов для сохраняемых объектов.
Сохранение взаимосвязей между объектами (один к одному, один ко многим, многие ко многим).
Отложенную загрузку связанных объектов. Построение запросов с использованием OPath.
Какая функциональность требуется от O/R Mapping-библиотеки? Кроме очевидных задач – загрузки/сохранения состояния объекта и выполнения операций поиска, есть и менее очевидные задачи – отслеживание состояния и идентификация объекта. Для чего это нужно?
Отслеживание состояния требуется для принятия решения о необходимости сохранения объекта. Совершенно очевидно, что если ни одно из полей объекта не изменялось, то повторно сохранять ту же информацию совершенно не обязательно. Информация об оригинальных значениях полей может понадобиться и для достижения “оптимистической параллельности” (optimistic concurrency) в ситуациях, когда в БД нет колонки с версией записи. Также можно оптимизировать сохранение полей объекта для ситуаций, когда один объект отображается на несколько таблиц в базе данных, просто не обновляя не изменившиеся данные.
| ПРИМЕЧАНИЕOptimistic concurrency (оптимистический параллелизм) – это возможность двум независимым клиентам редактировать одну и ту же информацию без дополнительной блокировки каких-либо ресурсов. Все проверки относительно правомочности сделанных изменений осуществляются только в момент сохранения записи. Это можно реализовать, например, добавлением в таблицу специального поля для идентификации версии записи (например, timestamp). |
В каких случаях нужно уметь идентифицировать объект? В случае с O/R Mapping-библиотекой мы работаем не с “сырыми” данными, а с реальными объектами. Это значит, что одному значению первичного ключа в базе данных должен соответствовать один объект в приложении. В самом деле, разумно рассчитывать, что все возможные способы получения одного и того же объекта из базы данных каждый раз должны возвращать одну и ту же ссылку. Это означает, что O/R Mapping-библиотека должна отслеживать все загружаемые объекты, и в случае повторной попытки восстановить объект с тем же значением первичного ключа возвращать ссылку на уже загруженный.
Какие есть пути для реализации подобной функциональности? Реализация функциональности идентификации объектов пересекается с реализацией отслеживания состояния объекта и не представляет особой сложности. Поэтому сосредоточимся на том, какими способами можно обеспечить отслеживание состояния.
Есть два варианта отслеживания состояния объекта. В первом варианте инициатором сохранения состояния выступает сам объект. По второму варианту объект играет пассивную роль, а вся необходимая функциональность реализуется в библиотеке O/R Mapper. Разберем каждую из двух реализаций более подробно.
Инициатором сохранения выступает объект. В данной ситуации O/R Mapper предоставляет механизм хранения оригинальных и текущих значений, а “сохраняемый” объект выступает лишь интерфейсом для работы c этим хранилищем. Здесь можно выделить два возможных направления:
“Сохраняемый” класс описывается на некотором метаязыке. Что это за метаязык, и какие средства работы с ним используются, в общем случае не столь важно. Отличительной особенностью данной реализации является то, что весь необходимый код отслеживания состояния генерируется на этапе разработки (компиляции). В качестве примера подобного подхода можно взять реализацию Borland Enterprise Core Objects (ECO).
Все свойства, для которых необходимо предоставить возможности “сохранения” объявляются как абстрактные, сам такой класс также становится абстрактным (MustInherit в VisualBasic). На O/R Mapping-библиотеку в такой ситуации ложится ответственность за создание наследника “сохраняемого” (например, через Reflection.Emit) класса с неизбежной реализацией всех сохраняемых свойств, и предоставление фабрики класса для его создания. Найти реализацию подобной функциональности можно в ранней preview-версии ObjectSpaces и в EntityBroker (
http://www.thona-consulting.com).У каждого из этих направлений есть свои достоинства и недостатки. Плюсом первого направления является более быстрый запуск, т.к. весь необходимый код сгенерирован еще на этапе компиляции. Между тем, этот плюс может стать и минусом – если по какой-то причине реализация “отслеживания” состояния изменится, придется повторить операцию генерации кода сохраняемого класса и перекомпилировать его. В случае использования второго направления будет достаточно заменить реализацию O/R Mapper.
Объект играет пассивную роль, вся реализация – в O/R Mapper. В этой ситуации к “сохраняемому” классу не предъявляется никаких дополнительных требований. Основной плюс данного подхода состоит в том, что для добавления “сохраняемости” к существующему классу его не надо никак модифицировать (максимальная прозрачность в использовании O/R Mapper), а минус состоит в том, что для сохранения закрытых полей класса приходится использовать механизмы рефлексии, что может отрицательно сказаться на производительности.
В ObjectSpaces выбран второй вариант. В основе реализации ObjectSpaces (Рисунок 1) лежат три основных класса: ObjectEngine, ObjectContext и ObjectSpace.
ObjectEngine (его использование более подробно рассматривается ниже) отвечает за низкоуровневое взаимодействие с источником данных.
ObjectContext – это реализация механизмов идентификации и отслеживания состояния “сохраняемых” классов.
ObjectSpace. Класс ObjectSpace на более высоком уровне объединяет функциональность, заложенную в реализациях ObjectEngine и ObjectContext. Для отображения реляционной модели данных в объектную ObjectSpace использует набор XML-схем, описываемых классом MappingSchema.
Рисунок 1 Архитектура ObjectSpaces.
Для большинства приложений описать однозначное (“один к одному”) отображение объектной модели данных на реляционную модель нельзя, иногда нужно специально описывать то, как объекты должны отображаться на источник данных. В ObjectSpaces эту задачу выполняет класс MappingSchema (пространство имен System.Data.Mapping). Данный класс предназначен для описания:
RSD (Relational Schema Definition) – схемы, которая описывает таблицы, поля и отношения между ними;
OSD (Object Schema Definition) – схемы, описывающейобъекты;
MSD (Mapping Schema Definition) – схемыотображения.
ObjectSpaces дает возможность самостоятельно формировать состояние класса MappingSchema или загружать его состояние из XML-файла. Рассмотрим использование MappingSchema на основе базы данных Northwind из состава SQL Server. На первом этапе нужно описать структуру этой базы данных в RSD-схеме:
| <rsd:Database Name="Northwind" Owner="sa" xmlns:rsd="http://schemas.microsoft.com/data/2002/09/28/rsd"> <rsd:Schema Name="dbo"> <rsd:Tables> <rsd:Table Name="Orders"> <rsd:Columns> <rsd:Column AutoIncrement="true" Name="OrderID" SqlType="int" IncrementStep="1" IncrementSeed="1"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="CustomerID" SqlType="nchar" Precision="5"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="EmployeeID" SqlType="int"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="OrderDate" SqlType="datetime"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="RequiredDate" SqlType="datetime"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="ShippedDate" SqlType="datetime"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="Freight" SqlType="money"> <rsd:Default>0</rsd:Default> </rsd:Column> </rsd:Columns> <rsd:Constraints> <rsd:PrimaryKey Name="PK_Orders"> <rsd:ColumnRef Name="OrderID"/> </rsd:PrimaryKey> <rsd:ForeignKey ForeignTable="Customers" Name="FK_Orders_Customers"> <rsd:ColumnMatch ForeignName="CustomerID" Name="CustomerID"/> </rsd:ForeignKey> </rsd:Constraints> </rsd:Table> <rsd:Table Name="Customers"> <rsd:Columns> <rsd:Column Name="CustomerID" SqlType="nchar" Precision="5"/> <rsd:Column Name="CompanyName" SqlType="nvarchar" Precision="40"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="ContactName" SqlType="nvarchar" Precision="30"/> <rsd:Column AllowDbNull="true" Name="Phone" SqlType="nvarchar" Precision="24"/> </rsd:Columns> <rsd:Constraints> <rsd:PrimaryKey Name="PK_Customers"> <rsd:ColumnRef Name="CustomerID"/> </rsd:PrimaryKey> </rsd:Constraints> </rsd:Table> </rsd:Tables></rsd:Schema></rsd:Database> |
Эта схема описывает две таблицы из базы данных Northwind (рисунок 2). Для таблиц Customers и Orders описываются исходные поля в БД, первичные ключи, а также связи между таблицами.