ASP.NET Core 中的 Razor 页面和 Entity Framework Core - 第 1 个教程(共 8 个)

作者:Tom DykstraRick Anderson

本文是系列教程的第一篇,这些教程展示如何在 ASP.NET Core Razor Pages 应用中使用 Entity Framework (EF) Core。 这些教程为虚构的 Contoso University 生成一个网站。 网站包括学生录取、课程创建和讲师分配等功能。 本教程使用代码优先方法。 有关使用数据库优先方法学习本教程的信息,请参阅此 Github 问题

下载或查看已完成的应用。 下载说明

先决条件

  • 如果不熟悉 Razor Pages,则在开始前,请浏览 Razor Pages 入门系列教程。

数据库引擎

Visual Studio 指令使用 SQL Server LocalDB,它是只在 Windows 上运行的一种 SQL Server Express 版本。

Visual Studio Code 指令使用 SQLite,一种跨平台数据库引擎。

如果选择使用 SQLite,请下载并安装适用于 SQLite 的数据库浏览器等第三方工具,用于管理和查看 SQLite 数据库。

疑难解答

如果遇到无法解决的问题,请将你的代码与完成的项目进行比较。 获取帮助的一个好方法是使用 ASP.NET Core 标记EF Core 标记将问题发布到 StackOverflow.com。

示例应用

这些教程中所构建的应用是一个基本的大学网站。 用户可以查看和更新学生、课程和讲师信息。 以下是在本教程中创建的几个屏幕。

“学生索引”页

学生编辑页

此网站的 UI 样式基于内置的项目模板。 本教程侧重于如何使用 EF Core,而不是如何自定义 UI。

单击页面顶部的链接,获取已完成项目的源代码。 “cu30”文件夹中有本教程的 ASP.NET Core 3.0 版本的代码 。 在“cu30snapshots”文件夹中可以找到反映教程 1-7 代码状态的文件 。

创建 Web 应用项目

设置网站样式

更新 Pages/Shared/_Layout.cshtml 以设置网站的页眉、页脚和菜单 :

  • 将文件中的"ContosoUniversity"更改为"Contoso University"。 需要更改三个地方。

  • 删除“主页”和“隐私”菜单项,然后添加“关于”、“学生”、“课程”、“讲师”和“院系”的菜单项 。

突出显示所作更改。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="utf-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>@ViewData["Title"] - Contoso University</title>
    <link rel="stylesheet" href="~/lib/bootstrap/dist/css/bootstrap.css" />
    <link rel="stylesheet" href="~/css/site.css" />
</head>
<body>
    <header>
        <nav class="navbar navbar-expand-sm navbar-toggleable-sm navbar-light bg-white border-bottom box-shadow mb-3">
            <div class="container">
                <a class="navbar-brand" asp-area="" asp-page="/Index">Contoso University</a>
                <button class="navbar-toggler" type="button" data-toggle="collapse" data-target=".navbar-collapse" aria-controls="navbarSupportedContent"
                        aria-expanded="false" aria-label="Toggle navigation">
                    <span class="navbar-toggler-icon"></span>
                </button>
                <div class="navbar-collapse collapse d-sm-inline-flex flex-sm-row-reverse">
                    <ul class="navbar-nav flex-grow-1">
                        <li class="nav-item">
                            <a class="nav-link text-dark" asp-area="" asp-page="/About">About</a>
                        </li>
                        <li class="nav-item">
                            <a class="nav-link text-dark" asp-area="" asp-page="/Students/Index">Students</a>
                        </li>
                        <li class="nav-item">
                            <a class="nav-link text-dark" asp-area="" asp-page="/Courses/Index">Courses</a>
                        </li>
                        <li class="nav-item">
                            <a class="nav-link text-dark" asp-area="" asp-page="/Instructors/Index">Instructors</a>
                        </li>
                        <li class="nav-item">
                            <a class="nav-link text-dark" asp-area="" asp-page="/Departments/Index">Departments</a>
                        </li>
                    </ul>
                </div>
            </div>
        </nav>
    </header>
    <div class="container">
        <main role="main" class="pb-3">
            @RenderBody()
        </main>
    </div>

    <footer class="border-top footer text-muted">
        <div class="container">
            &copy; 2019 - Contoso University - <a asp-area="" asp-page="/Privacy">Privacy</a>
        </div>
    </footer>

    <script src="~/lib/jquery/dist/jquery.js"></script>
    <script src="~/lib/bootstrap/dist/js/bootstrap.bundle.js"></script>
    <script src="~/js/site.js" asp-append-version="true"></script>

    @RenderSection("Scripts", required: false)
</body>
</html>

在 Pages/Index.cshtml 中,将文件内容替换为以下代码,以将有关 ASP.NET Core 的文本替换为有关本应用的文本 :

@page
@model IndexModel
@{
    ViewData["Title"] = "Home page";
}

<div class="row mb-auto">
    <div class="col-md-4">
        <div class="row no-gutters border mb-4">
            <div class="col p-4 mb-4 ">
                <p class="card-text">
                    Contoso University is a sample application that
                    demonstrates how to use Entity Framework Core in an
                    ASP.NET Core Razor Pages web app.
                </p>
            </div>
        </div>
    </div>
    <div class="col-md-4">
        <div class="row no-gutters border mb-4">
            <div class="col p-4 d-flex flex-column position-static">
                <p class="card-text mb-auto">
                    You can build the application by following the steps in a series of tutorials.
                </p>
                <p>
                    <a href="https://docs.microsoft.com/aspnet/core/data/ef-rp/intro" class="stretched-link">See the tutorial</a>
                </p>
            </div>
        </div>
    </div>
    <div class="col-md-4">
        <div class="row no-gutters border mb-4">
            <div class="col p-4 d-flex flex-column">
                <p class="card-text mb-auto">
                    You can download the completed project from GitHub.
                </p>
                <p>
                    <a href="https://github.com/dotnet/AspNetCore.Docs/tree/master/aspnetcore/data/ef-rp/intro/samples" class="stretched-link">See project source code</a>
                </p>
            </div>
        </div>
    </div>
</div>

运行应用以验证主页是否显示。

数据模型

以下部分用于创建数据模型:

Course-Enrollment-Student 数据模型关系图

一名学生可以修读任意数量的课程,并且某一课程可以有任意数量的学生修读。

Student 实体

Student 实体关系图

  • 在项目文件夹中创建“Models”文件夹 。

  • 使用以下代码创建 Models/Student.cs :

    using System;
    using System.Collections.Generic;
    
    namespace ContosoUniversity.Models
    {
        public class Student
        {
            public int ID { get; set; }
            public string LastName { get; set; }
            public string FirstMidName { get; set; }
            public DateTime EnrollmentDate { get; set; }
    
            public ICollection<Enrollment> Enrollments { get; set; }
        }
    }
    

ID 属性成为此类对应的数据库表的主键列。 默认情况下,EF Core 将名为 IDclassnameID 的属性视为主键。 因此,Student 类主键的另一种自动识别的名称是 StudentID

Enrollments 属性是导航属性 导航属性中包含与此实体相关的其他实体。 在本例中,Student 实体的 Enrollments 属性包含与该 Student 相关的所有 Enrollment 实体。 例如,如果数据库中的 Student 行有两个相关的 Enrollment 行,则 Enrollments 导航属性包含这两个 Enrollment 实体。

在数据库中,如果 StudentID 列包含学生的 ID 值,则 Enrollment 行与 Student 行相关。 例如,假设某个 Student 行的 ID=1。 则相关 Enrollment 行的 StudentID = 1。 StudentID 是 Enrollment 表中的外键 。

Enrollments 属性定义为 ICollection<Enrollment>,因为可能有多个相关的 Enrollment 实体。 可以使用 List<Enrollment>HashSet<Enrollment> 等其他集合类型。 使用 ICollection<Enrollment> 时,EF Core 会默认创建 HashSet<Enrollment> 集合。

Enrollment 实体

Enrollment 实体关系图

使用以下代码创建 Models/Enrollment.cs :

namespace ContosoUniversity.Models
{
    public enum Grade
    {
        A, B, C, D, F
    }

    public class Enrollment
    {
        public int EnrollmentID { get; set; }
        public int CourseID { get; set; }
        public int StudentID { get; set; }
        public Grade? Grade { get; set; }

        public Course Course { get; set; }
        public Student Student { get; set; }
    }
}

EnrollmentID 属性为主键;此实体使用 classnameID 模式而不是直接使用 ID 对于生产数据模型,请选择一个模式并一直使用。 本教程两个都使用,只是为了说明这两个模式都能使用。 使用不具有 classnameID 可以更轻松地实现某些类型的数据模型更改。

Grade 属性为 enum Grade 声明类型后的?表示 Grade 属性可以为 null 评级为 null 和评级为零是有区别的 — null 意味着评级未知或者尚未分配。

StudentID 属性是外键,其对应的导航属性为 Student Enrollment 实体与一个 Student 实体相关联,因此该属性只包含一个 Student 实体。

CourseID 属性是外键,其对应的导航属性为 Course Enrollment 实体与一个 Course 实体相关联。

如果属性命名为 <navigation property name><primary key property name>,EF Core 会将其视为外键。 例如,StudentIDStudent 导航属性的外键,因为 Student 实体的主键为 ID 还可以将外键属性命名为 <primary key property name> 例如 CourseID,因为 Course 实体的主键为 CourseID

Course 实体

Course 实体关系图

使用以下代码创建 Models/Course.cs :

using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel.DataAnnotations.Schema;

namespace ContosoUniversity.Models
{
    public class Course
    {
        [DatabaseGenerated(DatabaseGeneratedOption.None)]
        public int CourseID { get; set; }
        public string Title { get; set; }
        public int Credits { get; set; }

        public ICollection<Enrollment> Enrollments { get; set; }
    }
}

Enrollments 属性是导航属性。 Course 实体可与任意数量的 Enrollment 实体相关。

应用可以通过 DatabaseGenerated 特性指定主键,而无需靠数据库生成。

生成项目以验证没有任何编译器错误。

搭建“学生”页的基架

本部分使用 ASP.NET Core 基架工具生成以下内容:

  • EF Core 上下文类 。 上下文是为给定数据模型协调实体框架功能的主类。 它派生自 Microsoft.EntityFrameworkCore.DbContext 类。
  • Razor 页面可处理 Student 实体的创建、读取、更新和删除 (CRUD) 操作。

如果对上述步骤有疑问,请生成项目并重试基架搭建步骤。

基架流程:

  • 在“Pages/Students”文件夹中创建 Razor 页面 :
    • Create.cshtml 和 Create.cshtml.cs
    • Delete.cshtml 和 Delete.cshtml.cs
    • Details.cshtml 和 Details.cshtml.cs
    • Edit.cshtml 和 Edit.cshtml.cs
    • Index.cshtml 和 Index.cshtml.cs
  • 创建 Data/SchoolContext.cs 。
  • 将上下文添加到 Startup.cs 中的依赖项注入 。
  • 将数据库连接字符串添加到 appsettings.json 。

数据库连接字符串

更新数据库上下文类

数据库上下文类是为给定数据模型协调 EF Core 功能的主类。 上下文派生自 Microsoft.EntityFrameworkCore.DbContext 上下文指定数据模型中包含哪些实体。 在此项目中将数据库上下文类命名为 SchoolContext

使用以下代码更新 SchoolContext.cs :

using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using ContosoUniversity.Models;

namespace ContosoUniversity.Data
{
    public class SchoolContext : DbContext
    {
        public SchoolContext (DbContextOptions<SchoolContext> options)
            : base(options)
        {
        }

        public DbSet<Student> Students { get; set; }
        public DbSet<Enrollment> Enrollments { get; set; }
        public DbSet<Course> Courses { get; set; }

        protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
        {
            modelBuilder.Entity<Course>().ToTable("Course");
            modelBuilder.Entity<Enrollment>().ToTable("Enrollment");
            modelBuilder.Entity<Student>().ToTable("Student");
        }
    }
}

突出显示的代码为每个实体集创建 DbSet<TEntity> 属性。 在 EF Core 术语中:

  • 实体集通常对应数据库表。
  • 实体对应表中的行。

由于实体集包含多个实体,因此 DBSet 属性应为复数名称。 由于基架工具创建了 Student DBSet,因此此步骤将其更改为复数 Students

为了使 Razor Pages 代码与新的 DBSet 名称相匹配,请在整个项目中进行全局更改,将 _context.Student 更改为 _context.Students 更改发生 8 次。

生成项目以验证没有任何编译器错误。

Startup.cs

ASP.NET Core 通过依赖关系注入进行生成。 在应用程序启动过程通过依赖注入注册相关服务(例如 EF Core 数据库上下文)。 需要这些服务(如 Razor 页面)的组件通过构造函数提供相应服务。 本教程的后续部分介绍了用于获取数据库上下文实例的构造函数代码。

基架工具自动将上下文类注册到了依赖项注入容器。

通过调用 DbContextOptions 对象中的一个方法将连接字符串名称传递到上下文。 进行本地开发时, ASP.NET Core 配置系统appsettings.json 文件中读取数据库连接字符串。

创建数据库

如果没有数据库,请更新 Program.cs 以创建数据库 :

using ContosoUniversity.Data;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using System;

namespace ContosoUniversity
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            var host = CreateHostBuilder(args).Build();

            CreateDbIfNotExists(host);

            host.Run();
        }

        private static void CreateDbIfNotExists(IHost host)
        {
            using (var scope = host.Services.CreateScope())
            {
                var services = scope.ServiceProvider;

                try
                {
                    var context = services.GetRequiredService<SchoolContext>();
                    context.Database.EnsureCreated();
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    var logger = services.GetRequiredService<ILogger<Program>>();
                    logger.LogError(ex, "An error occurred creating the DB.");
                }
            }
        }

        public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
            Host.CreateDefaultBuilder(args)
                .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
                {
                    webBuilder.UseStartup<Startup>();
                });
    }
}

如果有上下文的数据库,则 EnsureCreated 方法不执行任何操作。 如果没有数据库,则它将创建数据库和架构。 EnsureCreated 启用以下工作流来处理数据模型更改:

  • 删除数据库。 任何现有数据丢失。
  • 更改数据模型。 例如,添加 EmailAddress 字段。
  • 运行应用。
  • EnsureCreated 创建具有新架构的数据库。

在无需保存数据的情况下,当架构快速发展时,此工作流在早期开发过程中表现良好。 如果需要保存已输入数据库的数据,情况就有所不同了。 如果是这种情况,请使用迁移。

本系列教程的后续部分将删除 EnsureCreated 创建的数据库,转而使用迁移。 无法使用迁移更新 EnsureCreated 创建的数据库。

测试应用

  • 运行应用。
  • 依次选择“学生”链接、“新建” 。
  • 测试“编辑”、“详细信息”和“删除”链接。

设定数据库种子

EnsureCreated 方法将创建空数据库。 本节添加用测试数据填充数据库的代码。

使用以下代码创建 Data/DbInitializer.cs :

using ContosoUniversity.Data;
using ContosoUniversity.Models;
using System;
using System.Linq;

namespace ContosoUniversity.Data
{
    public static class DbInitializer
    {
        public static void Initialize(SchoolContext context)
        {
            context.Database.EnsureCreated();

            // Look for any students.
            if (context.Students.Any())
            {
                return;   // DB has been seeded
            }

            var students = new Student[]
            {
                new Student{FirstMidName="Carson",LastName="Alexander",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2019-09-01")},
                new Student{FirstMidName="Meredith",LastName="Alonso",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2017-09-01")},
                new Student{FirstMidName="Arturo",LastName="Anand",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2018-09-01")},
                new Student{FirstMidName="Gytis",LastName="Barzdukas",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2017-09-01")},
                new Student{FirstMidName="Yan",LastName="Li",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2017-09-01")},
                new Student{FirstMidName="Peggy",LastName="Justice",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2016-09-01")},
                new Student{FirstMidName="Laura",LastName="Norman",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2018-09-01")},
                new Student{FirstMidName="Nino",LastName="Olivetto",EnrollmentDate=DateTime.Parse("2019-09-01")}
            };
            foreach (Student s in students)
            {
                context.Students.Add(s);
            }
            context.SaveChanges();

            var courses = new Course[]
            {
                new Course{CourseID=1050,Title="Chemistry",Credits=3},
                new Course{CourseID=4022,Title="Microeconomics",Credits=3},
                new Course{CourseID=4041,Title="Macroeconomics",Credits=3},
                new Course{CourseID=1045,Title="Calculus",Credits=4},
                new Course{CourseID=3141,Title="Trigonometry",Credits=4},
                new Course{CourseID=2021,Title="Composition",Credits=3},
                new Course{CourseID=2042,Title="Literature",Credits=4}
            };
            foreach (Course c in courses)
            {
                context.Courses.Add(c);
            }
            context.SaveChanges();

            var enrollments = new Enrollment[]
            {
                new Enrollment{StudentID=1,CourseID=1050,Grade=Grade.A},
                new Enrollment{StudentID=1,CourseID=4022,Grade=Grade.C},
                new Enrollment{StudentID=1,CourseID=4041,Grade=Grade.B},
                new Enrollment{StudentID=2,CourseID=1045,Grade=Grade.B},
                new Enrollment{StudentID=2,CourseID=3141,Grade=Grade.F},
                new Enrollment{StudentID=2,CourseID=2021,Grade=Grade.F},
                new Enrollment{StudentID=3,CourseID=1050},
                new Enrollment{StudentID=4,CourseID=1050},
                new Enrollment{StudentID=4,CourseID=4022,Grade=Grade.F},
                new Enrollment{StudentID=5,CourseID=4041,Grade=Grade.C},
                new Enrollment{StudentID=6,CourseID=1045},
                new Enrollment{StudentID=7,CourseID=3141,Grade=Grade.A},
            };
            foreach (Enrollment e in enrollments)
            {
                context.Enrollments.Add(e);
            }
            context.SaveChanges();
        }
    }
}

该代码会检查数据库中是否存在任何学生。 如果不存在学生,它将向数据库添加测试数据。 该代码使用数组创建测试数据而不是使用 List<T> 集合是为了优化性能。

  • 在 Program.cs 中,将 EnsureCreated 调用替换为 DbInitializer.Initialize 调用 :

    // context.Database.EnsureCreated();
    DbInitializer.Initialize(context);
    
  • 重新启动应用。

  • 选择“学生”页查看已设定种子的数据。

查看数据库

异步代码

异步编程是 ASP.NET Core 和 EF Core 的默认模式。

Web 服务器的可用线程是有限的,而在高负载情况下的可能所有线程都被占用。 当发生这种情况的时候,服务器就无法处理新请求,直到线程被释放。 使用同步代码时,可能会出现多个线程被占用但不能执行任何操作的情况,因为它们正在等待 I/O 完成。 使用异步代码时,当进程正在等待 I/O 完成,服务器可以将其线程释放用于处理其他请求。 因此,使用异步代码可以更有效地利用服务器资源,并且服务器可以无延迟地处理更多流量。

异步代码会在运行时引入少量开销。 流量较低时,对性能的影响可以忽略不计,但流量较高时,潜在的性能改善非常显著。

在以下代码中,async 关键字和 Task<T> 返回值,await 关键字和 ToListAsync 方法让代码异步执行。

public async Task OnGetAsync()
{
    Students = await _context.Students.ToListAsync();
}
  • async 关键字让编译器执行以下操作:
    • 为方法主体的各部分生成回调。
    • 创建返回的 Task 对象。
  • 返回类型 Task<T> 表示正在进行的工作。
  • await 关键字让编译器将该方法拆分为两个部分。 第一部分是以异步方式结束已启动的操作。 第二部分是当操作完成时注入调用回调方法的地方。
  • ToListAsyncToList 扩展方法的异步版本。

编写使用 EF Core 的异步代码时需要注意的一些事项:

  • 只有导致查询或发送数据库命令的语句才能以异步方式执行。 这包括 ToListAsyncSingleOrDefaultAsyncFirstOrDefaultAsyncSaveChangesAsync 不包括只会更改 IQueryable 的语句,例如 var students = context.Students.Where(s => s.LastName == "Davolio")
  • EF Core 上下文并非线程安全:请勿尝试并行执行多个操作。
  • 若要利用异步代码的性能优势,请验证在调用向数据库发送查询的 EF Core 方法时,库程序包(如用于分页)是否使用异步。

有关 .NET 中异步编程的详细信息,请参阅异步概述使用 Async 和 Await 的异步编程

后续步骤

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