【ASP.NET Core 基础知识】--数据库连接--数据迁移和代码优先开发

一、数据迁移

1.1 定义和用途

数据迁移是指将数据从一个存储系统、数据格式、应用程序或硬件平台转移到另一个的过程。这个过程可以涉及数据的转换、清洗和验证，以确保数据的完整性和一致性。一般用于如下情况：

1. 系统升级： 当企业需要更新其IT基础设施，如数据库版本升级或操作系统更新时，数据迁移是必要的步骤，以确保数据在新系统中的可用性。
2. 数据整合： 在企业并购或合并时，数据迁移有助于将多个系统的数据整合到一个统一的数据平台中。
3. 灾难恢复： 在发生数据丢失或系统故障后，数据迁移有助于将备份数据恢复到生产环境中。
4. 性能优化： 如果现有的数据存储无法满足性能要求，数据迁移可以用来将数据转移到提供更好性能的存储系统中。
5. 降低成本： 通过数据迁移，企业可以将数据从高成本存储转移到更经济的数据存储解决方案中，从而降低运营成本。
6. 合规性要求： 有时法规要求将数据迁移到符合特定安全标准或合规性的存储系统中。

1.2 数据迁移的步骤

数据迁移通常涉及以下步骤：

1. 规划与评估：
   • 确定数据迁移的目标和范围。
   • 评估现有系统和数据的状态，包括数据结构、数据量、数据质量等。
   • 选择合适的数据迁移方法和技术。
2. 设计数据迁移策略：
   • 设计迁移流程，确定数据转换规则和映射关系。
   • 设定迁移的时间表和里程碑。
   • 制定风险管理计划和应对策略。
3. 构建迁移环境：
   • 设置开发和测试环境，模拟迁移过程。
   • 确保目标系统能够接收和处理迁移数据。
4. 数据转换和清洗：
   • 对源系统的数据进行转换，使其符合目标系统的格式和标准。
   • 清洗数据，消除重复、错误和不一致性。
5. 执行数据迁移：
   • 开始实际的数据迁移，将清洗和转换后的数据从源系统移动到目标系统。
   • 监控迁移过程，确保数据的完整性和准确性。
6. 验证与测试：
   • 验证迁移的数据是否正确无误。
   • 进行功能测试，确保数据在新系统中可以被正确地访问和使用。
7. 切换与发布：
   • 完成测试后，进行生产环境的切换，使数据迁移到正式运行的环境中。
   • 发布数据迁移的最终结果，通知所有相关人员和部门。
8. 后续监控和支持：
   • 监控数据迁移后的系统性能和数据使用情况。
   • 提供技术支持和问题解决，确保数据迁移的顺利过渡。

数据迁移是一个复杂的过程，需要精确的计划和执行，以确保数据的安全性和有效性。

1.3 数据迁移的优点

数据迁移可以带来一系列的优点，以下是主要的几个方面：

1. 系统升级和整合：
   • 数据迁移使得系统升级成为可能，例如从旧版数据库迁移到新版数据库，以利用更好的性能和安全性。
2. 成本效益：
   • 通过数据迁移，企业可以迁移到成本更低的存储解决方案，从而节省运营成本。
3. 提高性能：
   • 数据迁移可以帮助解决性能瓶颈，例如将数据从性能较低的存储系统迁移到高性能的存储系统。
4. 数据整合：
   • 数据迁移使得不同系统、平台或组织之间的数据整合成为可能，这对于业务分析和决策支持至关重要。
5. 灾难恢复和备份：
   • 数据迁移可以作为灾难恢复计划的一部分，确保数据在发生灾难后能够被迅速恢复。
6. 数据质量提升：
   • 在数据迁移过程中，通常会进行数据清洗和标准化，这有助于提高数据的准确性和一致性。
7. 技术进步：
   • 数据迁移可以促进企业采用新技术，例如云存储和大数据分析，以适应不断变化的市场和技术趋势。
8. 法规和合规性：
   • 数据迁移有助于企业遵守数据安全和隐私的法规要求，例如将数据迁移到符合特定合规性要求的环境中。
9. 提高灵活性和可扩展性：
   • 通过数据迁移，企业可以将其IT基础设施变得更加灵活和可扩展，以适应业务需求的变化。
10. 业务连续性：
    • 数据迁移确保了关键数据在系统升级或更换时不会丢失，从而保障了业务连续性。

数据迁移是企业IT战略中一个重要的组成部分，它有助于企业保持技术领先地位，提高数据管理能力，并确保数据的长期价值和可用性。

二、代码优先开发

2.1 定义和用途

代码优先开发（Code-First Development）是一种软件开发方法，它强调先编写代码，然后根据代码生成API定义或其他相关的文档。这种方法通常与敏捷开发方法结合使用，以便快速响应业务需求的变化。

1. 定义：
   在代码优先开发中，开发者首先编写功能代码，然后根据这些代码生成文档和API定义。这种方法强调代码的实际实现，而不是预先设计完整的架构和文档。它允许在开发过程中进行快速的迭代和更改，以便更好地适应需求的变化。
2. 用途：
   • 快速原型开发： 代码优先开发使得快速构建软件原型变得容易，开发者可以迅速实现功能并展示给利益相关者。
   • 提高开发效率： 通过先编写代码，开发者可以更快地理解业务需求，并快速实现功能。
   • 支持敏捷开发： 代码优先开发与敏捷开发方法论相契合，它强调快速迭代和响应变化。
   • 简化文档生成： 自动生成的API文档可以基于实际代码，提供更准确和最新的信息。
   • 减少预先设计的需求： 对于需求不明确或快速变化的项目，代码优先开发可以减少对详细预先设计的依赖。
   • 提高代码质量： 通过先编写代码，可以在早期发现和解决潜在的设计问题，从而提高最终代码的质量。
   • 促进团队协作： 代码优先开发鼓励开发者之间的协作和沟通，因为每个人都关注实际的代码实现。
   • 支持持续集成和持续部署（CI/CD）： 代码优先开发可以更容易地集成到自动化部署流程中，实现快速和可靠的软件发布。
   • 促进创新和实验： 代码优先开发允许开发者快速实验和创新，因为可以快速实现想法并测试其可行性。
   • 降低维护成本： 通过在早期发现并解决问题，可以减少后期维护的工作量和成本。

Tip：虽然代码优先开发有很多优点，但它并不适合所有类型的项目。在一些需要严格预先规划和设计的大型项目或安全性要求极高的环境中，可能更倾向于采用设计优先的方法。因此，选择开发方法应根据项目的具体需求和上下文来决定。

2.2 代码优先开发的步骤

EF Core 代码优先开发通常包括以下步骤：

1. 创建数据库上下文（DbContext）： 这是访问数据库的主要类。您需要继承DbContext类，并覆盖其基类的OnConfiguring方法，为您的连接字符串提供配置。

using Microsoft.EntityFrameworkCore;

var connectionString = "Your Connection String";

public class MyDbContext : DbContext
{
    public MyDbContext(DbContextOptions<MyDbContext> options) : base(options)
    {
    }

    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        optionsBuilder.UseSqlServer(connectionString);
    }
}

2. 创建实体类： 这些类代表数据库中的表及其列。

public class MyEntity
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public string Description { get; set; }
}

3. 使用DbContext创建数据库和表： 使用EF Core的DbContext，您可以定义操作数据库的查询和命令。

using (var context = new MyDbContext())
{
    context.Database.EnsureCreated();
}

4. 使用DbContext进行数据库操作：

using (var context = new MyDbContext())
{
    var entity = new MyEntity { Name = "Entity", Description = "This is an entity" };
    context.MyEntities.Add(entity);
    context.SaveChanges();
}

5. 使用迁移更新数据库： 当您更改DbContext或实体类时，可以使用迁移来更新数据库结构。

using (var context = new MyDbContext())
{
    context.Database.EnsureCreated();
}

// Add a migration
Add-Migration InitialCreate

// Update the database
Update-Database

2.3 代码优先开发的优点

代码优先开发的优点主要包括：

1. 更高的灵活性： 代码优先开发允许您在编写代码之前进行设计和规划，这可以提高项目的灵活性，因为您可以更轻松地调整设计以满足新的或变化的需求。
2. 更快的开发速度： 由于您可以在编写代码之前进行设计和规划，因此可以更快地开始编写实际的代码。
3. 更好的可维护性： 由于您可以在编写代码之前进行设计和规划，因此可以更轻松地维护代码。
4. 更好的代码质量： 由于您可以在编写代码之前进行设计和规划，因此可以更轻松地编写高质量的代码。
5. 更好的代码可读性： 由于您可以在编写代码之前进行设计和规划，因此可以更轻松地编写可读的代码。

三、数据迁移和代码优先开发的结合

3. 1 结合的必要性

数据迁移和代码优先开发的结合是必要的，原因包括：

1. 确保数据一致性：
   • 代码优先开发强调在编写代码之前设计数据库模型。
   • 数据迁移确保了从旧数据库模型到新模型的平滑过渡，保证了数据的一致性和完整性。
2. 简化迁移过程：
   • 通过代码优先开发，可以预先定义好数据库模型和映射关系。
   • 数据迁移脚本可以根据预先定义的模型自动生成，减少了手动编写迁移脚本的工作量。
3. 支持快速迭代：
   • 代码优先开发允许快速开发和迭代数据库模型。
   • 数据迁移使得这些改动可以轻松应用到现有数据上，加快了开发速度。
4. 提高开发效率：
   • 通过自动化的数据迁移工具，开发者可以专注于业务逻辑的开发，而不必过多关注数据迁移的细节。
5. 降低风险：
   • 数据迁移在开发过程中就进行规划和实施，可以在早期发现和解决潜在的数据不一致或丢失问题。
6. 可回滚性：
   • 数据迁移通常支持回滚操作，如果新模型的改动有问题，可以回滚到之前的状态，保证系统的稳定运行。
7. 版本控制：
   • 数据迁移脚本可以纳入版本控制系统，方便跟踪和管理数据库模型的变更历史。
8. 支持多种数据库：
   • 代码优先开发和数据迁移使得应用程序可以更容易地切换数据库供应商，因为数据库模型的定义是在代码中进行的。
9. 便于文档化：
   • 数据库模型和迁移脚本本身就是一种文档，可以作为数据库设计的参考资料。
10. 团队协作：
    • 代码优先开发和数据迁移支持多人协作开发，多个开发者可以同时对数据库模型进行改动，并通过数据迁移来同步这些改动。

综上所述，数据迁移和代码优先开发的结合有助于提升开发效率，确保数据质量，支持快速迭代，降低风险，并使得数据库变更管理更加规范化。

3. 2 结合的步骤

将数据迁移与代码优先开发结合起来，可以确保在应用程序开发过程中数据库模式变更的平滑性和一致性。以下是结合数据迁移和代码优先开发的步骤：

1. 设计数据库模型：
   • 在代码优先的方法中，首先设计实体类和数据库模型。
   • 使用 C# 或 VB.NET 等编程语言定义实体类，并考虑实体之间的关系。
2. 创建数据库上下文：
   • 创建一个继承自 Microsoft.EntityFrameworkCore.DbContext 的类，该类将用于操作数据库。
3. 编写代码：
   • 在应用程序中编写使用数据库上下文的代码，例如添加、查询、更新和删除数据。
4. 使用数据迁移工具：
   • 使用 Entity Framework Core 提供的数据迁移功能来创建迁移脚本。
   • 数据迁移工具会根据当前数据库状态和你定义的模型生成迁移脚本。
5. 应用迁移：
   • 运行迁移脚本以将数据库模式更新为最新的模型定义。
   • 可以使用命令行工具（如 dotnet ef migrations add）或通过编程方式应用迁移。
6. 测试迁移：
   • 在开发过程中，不断地进行迁移并测试以确保数据的正确迁移。
7. 版本控制迁移脚本：
   • 将迁移脚本纳入版本控制系统，以便跟踪和管理数据库模式的变更历史。
8. 自动化迁移过程：
   • 集成迁移工具到 CI/CD 管道中，确保数据库模式与代码一起自动部署到新环境中。
9. 回滚迁移：
   • 如果出现错误，可以利用迁移工具回滚到先前的迁移状态。
10. 文档化迁移：
    • 记录迁移的过程和原因，以便于未来维护和理解数据库模式的变化。
11. 持续集成和部署（CI/CD）：
    • 确保数据库迁移是 CI/CD 流程的一部分，确保生产环境和开发环境保持同步。
12. 监控和审计：
    • 定期检查数据库模式与代码定义的一致性，并进行必要的审计。

通过这些步骤，你可以确保数据库模式始终与代码保持同步，并且可以轻松地管理和追踪数据库模式的变更。

3. 3 结合的优点

将数据迁移与代码优先开发结合起来的优点包括：

1. 设计先行：
   • 代码优先开发允许在编写代码之前定义和设计数据库模型。
   • 这有助于确保数据库模型能够满足应用程序的需求，避免后期大量的修改。
2. 一致性和完整性：
   • 通过预先定义数据库模型，数据迁移可以确保数据从旧模型到新模型的转换是准确和完整的。
3. 简化迁移过程：
   • 自动化的数据迁移工具可以基于预先定义的模型自动生成迁移脚本，减少了手动编写脚本的工作量。
4. 提高开发效率：
   • 自动化的迁移过程可以让开发者更专注于业务逻辑的开发，而不是数据迁移的细节。
5. 支持快速迭代和变更：
   • 代码优先开发和数据迁移使得数据库模式的快速迭代和变更变得容易，加快了开发速度。
6. 降低风险：
   • 数据迁移在开发过程中就进行规划和实施，可以在早期发现和解决潜在的数据不一致或丢失问题。
7. 可回滚性：
   • 数据迁移通常支持回滚操作，如果新模型的改动有问题，可以回滚到之前的状态，保证系统的稳定运行。
8. 版本控制：
   • 数据库模型的变更历史可以纳入版本控制系统中，方便跟踪和管理。
9. 便于文档化：
   • 数据库模型和迁移脚本本身就是一种文档，可以作为数据库设计的参考资料。
10. 团队协作：
    • 多个开发者可以同时对数据库模型进行改动，并通过数据迁移来同步这些改动。
11. 跨数据库平台支持：
    • 代码优先开发和数据迁移使得应用程序可以更容易地切换数据库供应商，因为数据库模型的定义是在代码中进行的。
12. 自动化部署：
    • 数据迁移可以集成到自动化部署流程中，确保数据库模式与代码一起自动部署到新环境中。

通过结合数据迁移和代码优先开发，可以实现数据库模式变更的标准化、一致性和可维护性，从而提高整个软件开发过程的质量和效率。

四、实例演示

4.1 数据迁移实例演示

为了演示数据迁移，我们可以使用 Entity Framework Core 提供的迁移功能，这是一个非常流行的数据迁移工具。下面是一个简单的实例演示，假设我们有一个名为 “Blogs” 的数据库表，我们想要添加一个新的 “Comments” 表。

1. 创建一个新的迁移：

   dotnet ef migrations add AddCommentsTable
   

   这将创建一个新的迁移，并自动生成一个 C# 类，该类表示迁移操作。
2. 查看迁移脚本：

   dotnet ef migrations script
   

   这将生成一个 SQL 脚本，包含了所有未应用的迁移。
3. 应用迁移：

   dotnet ef database update
   

   这将应用所有未应用的迁移到数据库中。
4. 查看数据库结构：
   使用任何 SQL 工具（如 SQL Server Management Studio 或 Azure Data Studio）连接到数据库，并查看 “Blogs” 和 “Comments” 表的结构。
5. 编写代码来使用新表：
   在 C# 代码中，更新数据库上下文以包含新的表，并编写代码来插入和查询评论。
6. 测试迁移：
   运行应用程序并进行测试，确保评论可以正确地添加到数据库，并且可以正确地查询。
7. 版本控制迁移脚本：
   将自动生成的迁移脚本添加到版本控制系统中，以便于跟踪数据库模式的变更历史。
8. 持续集成和部署（CI/CD）：
   将数据迁移步骤集成到 CI/CD 流程中，确保数据库模式与代码一起自动部署到新环境中。
9. 回滚迁移：
   如果新的迁移导致问题，可以使用 dotnet ef database update 命令回滚到之前的迁移状态。

这个简单的实例演示了如何使用 Entity Framework Core 进行数据迁移，以及如何将迁移与代码优先开发结合起来。通过这个过程，我们可以确保数据库模式与代码保持同步，并且可以轻松地管理和追踪数据库模式的变更。

4.2 代码优先开发实例演示

代码优先开发是一种开发模式，它强调在编写代码之前先设计实体类和数据库模型。以下是一个简单的代码优先开发实例演示：

1. 设计数据库模型：

   • 假设我们正在开发一个博客应用程序，我们需要设计数据库模型来表示博客、用户和评论。

   // 示例代码
   using System;
   using Microsoft.EntityFrameworkCore;
   
   namespace BlogApp.Models
   {
       public class Blog
       {
           public int Id { get; set; }
           public string Title { get; set; }
           public string Content { get; set; }
           public DateTime PublishedDate { get; set; }
           public string Author { get; set; }
           public bool IsPublished { get; set; }
           public DateTime? LastUpdated { get; set; }
           public Comment[] Comments { get; set; }
       }
   
       public class Comment
       {
           public int Id { get; set; }
           public string Content { get; set; }
           public DateTime PostedDate { get; set; }
           public string Author { get; set; }
           public Blog Blog { get; set; }
       }
   
       public class User
       {
           public int Id { get; set; }
           public string Username { get; set; }
           public string PasswordHash { get; set; }
           public bool IsAdmin { get; set; }
           public Blog[] Blogs { get; set; }
       }
   }
   

2. 创建数据库上下文：

   • 创建一个继承自 Microsoft.EntityFrameworkCore.DbContext 的类，该类将用于操作数据库。

   // 示例代码
   using Microsoft.EntityFrameworkCore;
   using BlogApp.Models;
   
   namespace BlogApp.Data
   {
       public class BlogContext : DbContext
       {
           public BlogContext(DbContextOptions<BlogContext> options)
               : base(options)
           {
           }
   
           public DbSet<Blog> Blogs { get; set; }
           public DbSet<Comment> Comments { get; set; }
           
           public DbSet<User> Users { get; set; }
       }
   }
   

3. 创建数据库：

   • 使用 Entity Framework Core 工具创建数据库。

   dotnet ef database update
   

4. 编写数据访问逻辑：

   • 编写代码来插入数据、查询数据等。

   // 示例代码
   using BlogApp.Data;
   using System.Linq;
   
   namespace BlogApp.Services
   {
       public class BlogService
       {
           private readonly BlogContext _context;
   
           public BlogService(BlogContext context)
           {
               _context = context;
           }
   
           public void AddNewBlog(Blog blog)
           {
               _context.Blogs.Add(blog);
               _context.SaveChanges();
           }
   
           public Blog GetBlogById(int id)
           {
               return _context.Blogs.FirstOrDefault(b => b.Id == id);
           }
   
           // 其他数据访问逻辑...
       }
   }
   

5. 编写控制器或应用程序逻辑：

   • 使用服务层编写控制器或应用程序逻辑来处理前端或业务逻辑层的请求。

6. 测试代码：

   • 运行应用程序，并使用 API 客户端或其他工具测试数据访问逻辑是否正确。

7. 版本控制数据库模型：

   • 将数据库模型定义添加到版本控制系统中，以便于跟踪数据库模型的变更历史。

通过这个简单的实例演示，我们可以看到如何使用代码优先开发方法来设计数据库模型，并编写代码来操作这些模型。这种开发模式有助于确保数据库模型能够满足应用程序的需求，并提供了一种结构化的方式来管理数据库结构的变更。

4.3 数据迁移和代码优先开发结合实例演示

数据迁移和代码优先开发结合的实例演示可以展示如何使用代码优先设计的数据模型，并应用迁移来更新数据库结构。以下是一个使用 Entity Framework Core 的简单实例：

1. 代码优先设计数据库模型：

   • 创建实体类来表示数据库中的表。

   // 示例代码
   using System;
   using System.Collections.Generic;
   using System.ComponentModel.DataAnnotations;
   using System.ComponentModel.DataAnnotations.Schema;
   
   namespace MyProject.Models
   {
       [Table("Products")]
       public class Product
       {
           [Key]
           [DatabaseGenerated(DatabaseGeneratedOption.Identity)]
           public int Id { get; set; }
   
           [Required]
           [StringLength(50)]
           public string Name { get; set; }
   
           [Column(TypeName = "decimal(18,2)")]
           public decimal Price { get; set; }
   
           [Required]
           [DateTimeOffset]
           public DateTimeOffset CreatedAt { get; set; }
       }
   }
   

2. 创建数据库上下文：

   • 创建一个继承自 Microsoft.EntityFrameworkCore.DbContext 的上下文类。

   // 示例代码
   using Microsoft.EntityFrameworkCore;
   using MyProject.Models;
   
   namespace MyProject.Data
   {
       public class MyDbContext : DbContext
       {
           public MyDbContext(DbContextOptions<MyDbContext> options)
               : base(options)
           {
           }
   
           public DbSet<Product> Products { get; set; }
       }
   }
   

3. 创建迁移：

   • 使用 Entity Framework Core 工具来创建一个新的迁移。

   dotnet ef migrations add InitialCreate
   

4. 查看迁移脚本：

   • 显示将应用于数据库的 SQL 脚本。

   dotnet ef migrations script
   

5. 应用迁移：

   • 将迁移应用到数据库。

   dotnet ef database update
   

6. 修改模型（代码优先开发）：

   • 假设我们需要在 Product模型中添加一个新的属性 Category。

   // 修改后的 Product 模型
   [Table("Products")]
   public class Product
   {
       [Key]
       [DatabaseGenerated(DatabaseGeneratedOption.Identity)]
       public int Id { get; set; }
   
       [Required]
       [StringLength(50)]
       public string Name { get; set; }
   
       [Column(TypeName = "decimal(18,2)")]
       public decimal Price { get; set; }
   
       [Required]
       [DateTimeOffset]
       public DateTimeOffset CreatedAt { get; set; }
   
       [Required]
       public string Category { get; set; }
   }
   

7. 添加新迁移：

   • 创建一个新的迁移来表示模型的变更。

   dotnet ef migrations add AddCategoryToProducts
   

8. 应用最新迁移：

   • 将最新的迁移应用到数据库。

   dotnet ef database update
   

通过这个过程，我们可以看到如何结合代码优先开发和数据迁移来管理数据库模型的变化。这种方法允许我们在不破坏现有数据的情况下，对数据库模型进行修改，并且可以方便地追踪和回滚这些变更。

五、结论

Entity Framework Core (EF Core) 支持代码优先开发，即先定义实体类和数据库上下文，再自动生成数据库架构。通过数据迁移功能，可以轻松管理和应用数据库架构变更，同时保持数据完整性。这种开发方式特别适用于对数据库需求不明确的项目，提高了开发效率。