Entity Framework Core中更改跟踪工作原理

Posted 2021-05-29 JimCarter

https://docs.microsoft.com/en-us/ef/core/change-tracking/

文章目录

• 1. 什么时候跟踪、什么时候不跟踪？
• 2. 实体的状态
• 3. 手动跟踪实体
• • 3.1 附加现有实体
  • 3.2 更新现有实体
  • 3.3 删除实体
  • • 3.3.1 删除子实体
    • 3.3.2 删除父实体
  • 3.4 自定义跟踪
• 4. 访问跟踪实体
• • 4.1 访问实体（`EntityEntry`）
  • 4.2 访问实体的某个属性（`PropertyEntry

1. 什么时候跟踪、什么时候不跟踪？

每个数据库上线文实例都会跟踪对实体的更改，当调用SaveChanges方法时把这些更改应用到数据库。这些跟踪操作由更改跟踪器完成。

什么时候跟踪？

• 查数据库时返回的查询结果
• 通过Add、Attach、Update等类似方法附加到context上的数据
• 一个新实体关联到了已被跟踪实体上

什么时候不再跟踪？

• 数据库上下文已被释放
• 更改跟踪器（change tracker）被清除了(调用了ChangeTracker.Clear)
• 手动分离（detach）实体

2. 实体的状态

每个实体都有5个状态：

1. Detached：实体未被DbContext跟踪
2. Added：是个新实体，并且没有插入到数据库中。执行SaveChanges时会被插入。
3. Unchanged：实体从数据库查出来之后一直都没被更改过（实体从数据库查询出来之后默认的就是这个状态）。
4. Modified：实体从数据库查出来之后有被更改过。执行SaveChanges时会更新。
5. Deleted：实体存在于数据库中。执行SaveChanges时会从数据库删除此数据。

下图展示了不同的状态：

实体状态	数据库上下文(DbContext)会跟踪	存在于数据库中	属性已修改	SaveChanges 上的操作
Detached	否	-	-	-
Added	是	否	-	插入
Unchanged	是	是	否	-
Modified	是	是	是	更新
Deleted	是	是	-	删除

3. 手动跟踪实体

实体可以手动附加（attached）到数据库上下文上。应用场景主要有：

1. 创建了新实体需要插入到数据库中：主要是通过DbContext.Add方法（等效于DbSet<T>.Add）实现。
2. 重新附加之前处于已分离（detached）状态的实体：当应用程序将实体发送给客户端，客户端更之后返回，此时应重新附加实体已响应更改。通过DbContext.Attach和DbContext.Update实现。

3.1 附加现有实体

使用context.Attach方法

//此时Blog实体和Post子实体都处于Unchanged状态，无主键的实体被认为是Added
context.Attach(
    new Blog
    {
        Id = 1,
        Name = ".NET Blog",
        Posts =
        {
            new Post
            {
                Id = 1,
                Title = "Announcing the Release of EF Core 5.0",
                Content = "Announcing the release of EF Core 5.0, a full featured cross-platform..."
            },
            new Post
            {
                Id = 2,
                Title = "Announcing F# 5",
                Content = "F# 5 is the latest version of F#, the functional programming language..."
            },
            new Post
            {
                //Added状态
                Title = "Announcing .NET 5.0",
                Content = ".NET 5.0 includes many enhancements, including single file applications, more..."
            },
        }
    });

如果附加的实体主键有值则被认为是Unchanged状态，如果主键没有赋值则认为是Added状态。当调用SaveChanges方法时，Added状态的实体会提交的数据库，Unchanged状态的实体会过滤掉。

3.2 更新现有实体

使用context.Update方法

//此时Blog实体和Post子实体处于Modfied状态，无主键的实体认为是Added状态
context.Update(
    new Blog
    {
        Id = 1,
        Name = ".NET Blog",
        Posts =
        {
            new Post
            {
                Id = 1,
                Title = "Announcing the Release of EF Core 5.0",
                Content = "Announcing the release of EF Core 5.0, a full featured cross-platform..."
            },
            new Post
            {
                //Added状态
                Title = "Announcing F# 5",
                Content = "F# 5 is the latest version of F#, the functional programming language..."
            }
        }
    });

3.3 删除实体

3.3.1 删除子实体

一般都不会对新new出来的实体调用DbContext.Delete. 也不同于DbContext.Add,DbContext.Attach,DbContext.Update方法，DbContext.Delete常见于删除处于Unchanged或Modified状态的实体。

当delete一个实体时，如果这个实体处于detached状态，则自动会先attach它然后再删除，即：

context.Attach(post);
context.Remove(post);
//等同于
context.Remove(post);

3.3.2 删除父实体

删除父实体比删除子实体会麻烦一点.因为当删除父实体之后子实体的外键就会找不引用成为无效的状态，大多数数据库都会报错。解决方式有两种：

1. 将子实体的外键属性设置可为null，表明断开子父关系。当ef检测到外键可空时，删除父实体就会默认将外键置空。
2. 将子实体也一并删除。当ef检测到外键不可空时，删父实体时会一并把子实体删除。

3.4 自定义跟踪

使用DbContext.ChangeTracker.TrackGraph方法可以自定义实体的状态，它在开始跟踪前会调用一个委托，可以在这个委托里定义自己的逻辑。

考虑以下功能代码，如果key为0则新增，如果为负则删除，如果为正则更新：

public static void UpdateBlog(Blog blog)
{
    using var context = new BlogsContext();
    context.ChangeTracker.TrackGraph(
        blog, node =>
        {
            var propertyEntry = node.Entry.Property("Id");
            var keyValue = (int)propertyEntry.CurrentValue;

            if (keyValue == 0)
            {
                node.Entry.State = EntityState.Added;
            }
            else if (keyValue < 0)
            {
                propertyEntry.CurrentValue = -keyValue;
                node.Entry.State = EntityState.Deleted;
            }
            else
            {
                node.Entry.State = EntityState.Modified;
            }

            Console.WriteLine($"Tracking {node.Entry.Metadata.DisplayName()} with key value {keyValue} as {node.Entry.State}");
        });

    context.SaveChanges();
}

4. 访问跟踪实体

对于每个跟踪实体，efcore会跟踪以下几个内容：

1. 实体的状态，如Unchanged、Added、、、、等。
2. 实体间的关系
3. 实体属性当前的值
4. 实体属性的原始值，一般是从数据库查询出来的值
5. 哪些属性的值改变过了
6. 属性的临时值（如新增是会给主键分配一个临时值）

4.1 访问实体（EntityEntry<T>）

可以通过dbContxt.Entry(blog)方法获取跟踪实体的信息, 返回的是一个EntityEntry<T>类型的对象。

下面是使用EntityEntry来处理整个实体的几个常用方法：

EntityEntry 成员	描述
EntityEntry.State	获取和设置 EntityState 实体的。(与EF6不同的是，设置单个实体的状态并不会影响到其关联的实体的状态，与Add、Attach之类的方法不一样)
EntityEntry.Entity	获取实体实例。
EntityEntry.Context	此实体对应的DbContext
EntityEntry.Metadata	IEntityType 实体类型的元数据。
EntityEntry.IsKeySet	实体是否已设置其键值。
EntityEntry.Reload()	用从数据库中读取的值覆盖属性值。
EntityEntry.DetectChanges()	强制检测此实体是否更改

4.2 访问实体的某个属性（PropertyEntry<TEntity,TProperty>）

可以通过context.Entry(blog).Property(e => e.Name)方法获取跟踪实体的某个属性的值，返回类型是PropertyEntry<TEntity,TProperty>。该类型常用的方法有以下几种：

PropertyEntry 成员	描述
PropertyEntry<TEntity,TProperty>.CurrentValue	获取和设置属性的当前值。
PropertyEntry<TEntity,TProperty>.OriginalValue	获取并设置属性的原始值（如果可用）。 原始值是从数据库中查出来的值，如果当前实体被断开连接，然后又附加到了其它数据库上下文上，则此值与CurrentValue一样。
PropertyEntry<TEntity,TProperty>.EntityEntry	属性对应的 EntityEntry<TEntity>。
PropertyEntry.Metadata	IProperty 属性的元数据。
PropertyEntry.IsModified	指示此属性是否被标记为已修改，并允许更改此状态。 可设置为false，让ef强制更新数据库，SaveChanges只会更新标记为已修改的属性
PropertyEntry.IsTemporary	指示此属性是否标记为临时，并允许更改此状态。 临时值通常由efcore生成，如主键值。当手动给当前属性赋值只会，则IsTemporary为false。

4.2.1 访问实体的全部属性

1. context.Entry(blog).Properties：获取所有属性
2. context.Entry(blog).CurrentValues：获取所有属性的当前值
3. context.Entry(blog).OriginalValues;：所有属性的原始值
4. context.Entry(blog).GetDatabaseValues();：所有属性的数据库值

这几个方法组合起来，可以完成以下常见操作：

1. 使用DTO的值，更新当前实体的值：context.Entry(blog).CurrentValues.SetValues(blogDto);，入参是object，所以DTO的类型不一定要与实体的类型保持一致，但是DTO属性名需要与实体属性名匹配。
2. 根据Dictionary里的值设置跟踪实体的值：

var blogDictionary = new Dictionary<string, object> { ["Id"] = 1, ["Name"] = "1unicorn2" };
context.Entry(blog).CurrentValues.SetValues(blogDictionary);

3. 从数据库值设置跟踪实体的值：

var databaseValues = context.Entry(blog).GetDatabaseValues();
context.Entry(blog).CurrentValues.SetValues(databaseValues);
context.Entry(blog).OriginalValues.SetValues(databaseValues);

4. 创建一个包含当前值/原始值/数据库值数据的克隆对象

context.Entry(blog).CurrentValues.ToObject();
context.Entry(blog).GetDatabaseValues().ToObject();

这个克隆对象不会被dbcontext跟踪。

4.3 访问实体的导航属性

可使用以下三种方法获取实体的导航属性：

1. EntityEntry<TEntity>.Reference：适用于导航属性是单个对象的情景。
2. EntityEntry<TEntity>.Collection：导航属性是集合时的情景
3. EntityEntry.Navigation：导航属性是单个对象或者集合都适用。

//适用于单个对象
ReferenceEntry<Post, Blog> referenceEntry1 = context.Entry(post).Reference(e => e.Blog);
ReferenceEntry<Post, Blog> referenceEntry2 = context.Entry(post).Reference<Blog>("Blog");
ReferenceEntry referenceEntry3 = context.Entry(post).Reference("Blog");
//适用于集合
CollectionEntry<Blog, Post> collectionEntry1 = context.Entry(blog).Collection(e => e.Posts);
CollectionEntry<Blog, Post> collectionEntry2 = context.Entry(blog).Collection<Post>("Posts");
CollectionEntry collectionEntry3 = context.Entry(blog).Collection("Posts");
//都适用
NavigationEntry navigationEntry = context.Entry(blog).Navigation("Posts");

NavigationEntry常见成员有以下几种：

NavigationEntry 成员	描述
MemberEntry.CurrentValue	获取和设置导航的当前值。 这是集合导航的整个集合。
NavigationEntry.Metadata	INavigationBase 导航的元数据。
NavigationEntry.IsLoaded	获取或设置一个值，该值指示是否已从数据库完全加载相关实体或集合。
NavigationEntry.Load()	从数据库加载相关实体或集合;请参阅 显式加载相关数据。
NavigationEntry.Query()	查询 EF Core 将使用将此导航作为IQueryable 可以进一步组合的来加载

4.3.1 访问实体的全部导航属性

以下代码表示强制加载全部导航属性的数据：

foreach (var navigationEntry in context.Entry(blog).Navigations)
{
    navigationEntry.Load();
}

4.4 访问跟踪实体的所有成员

常规属性和导航属性有不同的状态和行为，所以上面的章节介绍了二者的单独处理。但是有时候我们需要对成员做统一的处理，并不关心它是普通属性和导航属性。可以使用EntityEntry.Member和EntityEntry.Members：

foreach (var memberEntry in context.Entry(blog).Members)
{
    Console.WriteLine(
        $"Member {memberEntry.Metadata.Name} is of type {memberEntry.Metadata.ClrType.ShortDisplayName()} and has value {memberEntry.CurrentValue}");
}

4.5 访问所有的跟踪实体

可以使用ChangeTracker.Entries()方法获取数据库上下文中所有被跟踪的的实体：

context.ChangeTracker.Entries();//获取所有跟踪实体
context.ChangeTracker.Entries<Post>();//获取类型为Post的跟踪实体
context.ChangeTracker.Entries<ITest>();//获取实现了ITest接口的所有跟踪实体

4.6 Find和FindAsync方法

DbContext.Find、 DbContext.FindAsync 、 DbSet<TEntity>.Find和 DbSet<TEntity>.FindAsync方法用来根据主键值查找单个实体。查找时首先会查找已跟踪实体里存不存在，如果不存在则再访问数据库。

var orderline = context.OrderLines.Find(orderId);//单一主键
var orderline = context.OrderLines.Find(orderId, productId);//联合主键

4.7 使用DbSet访问本地视图中的跟踪实体

efcore的查询始终在数据库上执行，并且仅返回已保存到数据库的实体。但是可以通过DbSet<T>.Local方法，查询在DbContext的本地视图（LocalView）中的 跟踪数据。通过这个方法你可以查询到处于Added状态的实体，可以过滤掉处于Deleted状态的实体（一般的linq查询是获取不到这两种状态的实体，因为都没有保存到数据库）。

查看以下代码：

using var context = new BlogsContext();
var posts = context.Posts.Include(e => e.Blog).ToList();
Console.WriteLine("Local view after loading posts:");
foreach (var post in context.Posts.Local)
{
    Console.WriteLine($"  Post: {post.Title}");
}
context.Remove(posts[1]);
context.Add(
    new Post
    {
        Title = "What’s next for System.Text.Json?",
        Content = ".NET 5.0 was released recently and has come with many...",
        Blog = posts[0].Blog
    });
Console.WriteLine("Local view after adding and deleting posts:");
foreach (var post in context.Posts.Local)
{
    Console.WriteLine($"  Post: {post.Title}");
}

输出结果是：

Local view after loading posts:
  Post: Announcing the Release of EF Core 5.0
  Post: Announcing F# 5
  Post: Announcing .NET 5.0
Local view after adding and deleting posts:
  Post: What’s next for System.Text.Json?
  Post: Announcing the Release of EF Core 5.0
  Post: Announcing .NET 5.0

如果把Local方法去掉，会发现两次输出并没有什么区别：

Local view after loading posts:
  Post: Announcing the Release of EF Core 5.0
  Post: Announcing F# 5
  Post: Announcing .NET 5.0
Local view after adding and deleting posts:
  Post: Announcing the Release of EF Core 5.0
  Post: Announcing F# 5
  Post: Announcing .NET 5.0

DbSet<T>.Local方法返回的是LocalView<T>类，这个类实现了ICollection<T>接口，与ObservableCollection<T>类似，当增加或删除集合中的实体时会发出通知。

LocalView的通知会挂靠到DbContext上，使本地视图与DbContext保持同步，具体体现在：

1. 给DbSet.Local添加新实体时，数据库上下文也会跟踪这个实体，并将其置为Added状态。
2. 删除DbSet.Local中的实体时，会被标记为Deleted状态。
3. 如果数据库上下文跟踪了一个实体，那么这个实体会自动出现在DbSet.Local里。
4. 如果change tracker将一个实体标记为Deleted，那么这个实体不再出现在DbSet.Local。

所以更改实体状态的话我们又多了LocalView这种方式。以下代码的输出结果与上面的例子一样：

using var context = new BlogsContext();
var posts = context.Posts.Include(e => e.Blog).ToList();
Console.WriteLine("Local view after loading posts:");
foreach (var post in context.Posts.Local)
{
    Console.WriteLine($"  Post: {post.Title}");
}
context.Posts.Local.Remove(posts[1]);
context.Posts.Local.Add(
    new Post
    {
        Title = "What’s next for System.Text.Json?",
        Content = ".NET 5.0 was released recently and has come with many...",
        Blog = posts[0].Blog
    });

Console.WriteLine("Local view after adding and deleting posts:");
foreach (var post in context.Posts.Local)
{
    Console.WriteLine($"  Post: {post.Title}");
}

将本地视图与WPF/WinForm中的绑定结合

LocalView可以返回ObservableCollection和BindingList供绑定使用：

1. LocalView<TEntity>.ToObservableCollection() 返回适用于WPF的ObservableCollection<T>数据绑定。
2. LocalView<TEntity>.ToBindingList() 返回适用于WinForm的BindingList<T>数据绑定。

5. 关系修正

efcore通过外键和导航属性来维护实体间的关系。如果更改了外键的值efcore则会自动更新导航属性以反映此更改。同理如果更改了导航也会同步更新外键的值，这种机制称为==“关系修正”==。修正经常发生在查询时：当从数据库查询实体，会首先进行修正。因为数据库里只存外键值，没有导航属性的值。

以下例子：Blog与BlogAssets是一对一，Blog与Post是一对多，Post与Tag是多对多

using var context = new BlogsContext();

var blogs = context.Blogs
    .Include(e => e.Posts)
    .Include(e => e.Assets)
    .ToList();

Console.WriteLine(context.ChangeTracker.DebugView.LongView);

“关系修正”还会发生在已跟踪的实体与查询返回的新实体之间。考虑以下代码：

using var context = new BlogsContext();

var blogs = context.Blogs.ToList();
Console.WriteLine(context.ChangeTracker.DebugView.LongView);//此时Blog的Assets和Posts导航都为空
/*输出如下
Blog {Id: 1} Unchanged
  Id: 1 PK
  Name: '.NET Blog'
  Assets: <null>
  Posts: []
Blog {Id: 2} Unchanged
  Id: 2 PK
  Name: 'Visual Studio Blog'
  Assets: <null>
  Posts: []
*/

var assets = context.Assets.ToList();
Console.WriteLine(context.ChangeTracker.DebugView.LongView);//此时Blog的Assets导航已经有值了
/*
Blog {Id: 1} Unchanged
  Id: 1 PK
  Name: '.NET Blog'
  Assets: {Id: 1}
  Posts: []
Blog {Id: 2} Unchanged
  Id: 2 PK
  Name: 'Visual Studio Blog'
  Assets: {Id: 2}
  Posts: []
BlogAssets {Id: 1} Unchanged
  Id: 1 PK
  Banner: <null>
  BlogId: 1 FK
  Blog: {Id: 1}
BlogAssets {Id: 2} Unchanged
  Id: 2 PK
  Banner: <null>
  BlogId: 2 FK
  Blog: {Id: 2}
*/

var posts = context.Posts.ToList();
Console.WriteLine(context.ChangeTracker.DebugView.LongView);//都有值了
/*
Blog {Id: 1} Unchanged
  Id: 1 PK
  Name: '.NET Blog'
  Assets: {Id: 1}
  Posts: [{Id: 1}, {Id: 2}]
Blog {Id: 2} Unchanged
  Id: 2 PK
  Name: 'Visual Studio Blog'
  Assets: {Id: 2}
  Posts: [{Id: 3}, {Id: 4}]
BlogAssets {Id: 1} Unchanged
  Id: 1 PK
  Banner: <null>
  BlogId: 1 FK
  Blog: {Id: 1}
BlogAssets {Id: 2} Unchanged
  Id: 2 PK
  Banner: <null>
  BlogId: 2 FK
  Blog: {Id: 2}
Post {Id: 1} Unchanged
  Id: 1 PK
  BlogId: 1 FK
  Content: 'Announcing the release of EF Core 5.0, a full featured cross...'
  Title: 'Announcing the Release of EF Core 5.0'
  Blog: {Id: 1}
  Tags: []
Post {Id: 2} Unchanged
  Id: 2 PK
  BlogId: 1 FK
  Content: 'F# 5 is the latest version of F#, the functional programming...'
  Title: 'Announcing F# 5'
  Blog: {Id: 1}
  Tags: []
Post {Id: 3} Unchanged
  Id: 3 PK
  BlogId: 2 FK
  Content: 'If you are focused on squeezing out the last bits of perform...'
  Title: 'Disassembly improvements for optimized managed debugging'
  Blog: {Id: 2}
  Tags: []
Post {Id: 4} Unchanged
  Id: 4 PK
  BlogId: 2 FK
  Content: 'Examine when database queries were executed and measure how ...'
  Title: 'Database Profiling with Visual Studio'
  Blog: {Id: 2}
  Tags: []
*/

关系修正不会从数据库查询相关数据。它仅仅是“连接”由DbContext跟踪的那些实体。

5.1 使用导航属性来更改关系

更改两个实体间关系最简单的方式就是操作导航，这也是建议的方式。efcore会适当的修正反向导航和对应的外键值。通过以下方式完成：

1. 添加或者删除导航属性中的实体
2. 将导航属性指向不同的实体或者置为null

5.1.1 添加或者删除集合导航中的实体

以下代码是将一个Blog中的某个Post移动到另外一个Blog中：

using var context = new BlogsContext();

var dotNetBlog = context.Blogs.Include(e => e.Posts).Single(e => e.Name == ".NET Blog");
var vsBlog = context.Blogs.Include(e => e.Posts).Single(e => e.Name == "Visual Studio Blog");

Console.WriteLine(context.ChangeTracker.DebugView.LongView);

var post = vsBlog.Posts.Single(e => e.Title.StartsWith("Disassembly improvements"));
vsBlog.Posts.Remove如何使用 Entity Framework Core 在一种方法中保存两次更改

 有没有办法以编程方式检查 Entity Framework Core 中的待定模型更改？
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 Entity Framework Core: `SqlNullValueException: Data is Null.` 如何排查？