使用.NET 6开发TodoList应用(4)——引入数据存储

时间：2021-12-21 作者：code4nothing

需求

作为后端CRUD程序员（bushi，数据存储是开发后端服务一个非常重要的组件。对我们的TodoList项目来说，自然也需要配置数据存储。目前的需求很简单：

需要能持久化TodoList对象并对其进行操作；
需要能持久化TodoItem对象并对其进行操作；

问题是，我们打算如何存储数据？

存储组件的选择非常多：以MSSQL Server/Postgres/MySql/SQLite等为代表的关系型数据库，以MongoDB/ElasticSearch等为代表的非关系型数据库，除此之外，我们还可以在开发阶段选择内存数据库，在云上部署的时候还可以选择类似Azure Cosmos DB/AWS DynamoDB以及云上提供的多种关系型数据库。

应用程序使用数据库服务，一般都是借助成熟的第三方ORM框架，而在.NET后端服务开发的过程中，使用的最多的两个ORM框架应该是：EntityFrameworkCore和Dapper，相比之下，EFCore的使用率更高一些。所以我们也选择EFCore来进行演示。

目标

在这篇文章中，我们仅讨论如何实现数据存储基础设施的引入，具体的实体定义和操作后面专门来说。

使用MSSQL Server容器作为数据存储组件（前提是电脑上需要安装Docker环境，下载并安装Docker Desktop即可）；

这样选择的理由也很简单，对于使用Mac的小伙伴来说，使用容器来启动MSSQL Server可以避免因为非Windows平台导致的示例无法运行的问题。

原理和思路

因为我们对开发环境和生产环境的配置有差异，那先来看看共性的部分：

引入EFCore相关的nuget包并进行配置；
添加DbContext对象并进行依赖注入；
修改相关appsettings.{environment}.json文件；
主程序配置。
本地运行MSSQL Server容器并实现数据持久化；

同上一篇一样，和具体的第三方对接的逻辑我们还是放到Infrastructure里面去，应用程序中只保留对外部服务的抽象操作。

实现

1. 引入Nuget包并进行配置

需要在Infrastructure项目中引入以下Nuget包：

域名erver

# 第二个包是用于使用PowerShell命令（Add-Migration/Update-Database/...）需要的，如果使用eftool，可以不安装这个包。
域名s

为了使用eftool，需要在Api项目中引入以下Nuget包:

域名gn

2. 添加DBContext对象并进行配置

在这一步里，我们要添加的是一个具体的DBContext对象，这对于有经验的开发者来说并不是很难的任务。但是在具体实现之前，我们可以花一点时间考虑一下现在的Clean Architecture结构：我们的目的是希望除了Infrastructure知道具体交互的第三方是什么，在Application以及Domain里都要屏蔽底层的具体实现。换言之就是需要在Infrastrcuture之外的项目中使用接口来做具体实现的抽象，那么我们在Application中新建一个Common/Interfaces文件夹用于存放应用程序定义的抽象接口IApplicationDbContext：

namespace 域名域名rfaces;

public interface IApplicationDbContext
{
    Task<int> SaveChangesAsync(CancellationToken cancellationToken);
}

接下来在Infrastructure项目中新建Persistence文件夹用来存放和数据持久化相关的具体逻辑，我们在其中定义DbContext对象并实现刚才定义的接口。

using 域名tyFrameworkCore;
using 域名域名rfaces;

namespace 域名istence;

public class TodoListDbContext : DbContext, IApplicationDbContext
{
    public TodoListDbContext(DbContextOptions<TodoListDbContext> options) : base(options)
    {
    }
}

这里的处理方式可能会引起困惑，这个IApplicationDbContext存在的意义是什么。这里的疑问和关于要不要使用Repository模式有关，国外多位大佬讨论过这个问题，即Repository是不是必须的。可以简单理解大家达成的共识是：不是必须的，如果不是有某些特别的数据库访问逻辑，或者有足够的理由需要使用Repository模式，那就保持架构上的简洁，在Application层的多个CQRS Handlers中直接注入该IApplicationDbContext去访问数据库并进行操作。如果需要使用Repository模式，那在这里就没有必要定义这个接口来使用了，Application中只需要定义IRepository<T>，在Infrastructure中实现的BaseRepository中访问DbContext即可。

我们后面是需要使用Repository的，是因为希望演示最常用的开发模式，但是在这一篇中我保留IApplicationDbConetxt的原因是也希望展示一种不同的实现风格，后面我们还是会专注到Repository上的。

需要的对象添加好了，下一步是配置DbContext，我们还是遵循当前的架构风格，在Infrastructure项目中添加域名文件用于添加所有第三方的依赖：

using 域名tyFrameworkCore;
using 域名iguration;
using 域名ndencyInjection;
using 域名域名rfaces;
using 域名istence;

namespace 域名astructure;

public static class DependencyInjection
{
    public static IServiceCollection AddInfrastructure(this IServiceCollection services, IConfiguration configuration)
    {
        域名bContext<TodoListDbContext>(options =>
            域名qlServer(
                域名onnectionString("SqlServerConnection"),
                b => 域名ationsAssembly(typeof(TodoListDbContext).域名Name)));

        域名coped<IApplicationDbContext>(provider => 域名equiredService<TodoListDbContext>());

        return services;
    }
}

3. 配置文件修改

我们对域名文件进行配置：

{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "域名etCore": "Warning"
    }
  },
  "UseFileToLog": true,
  "ConnectionStrings": {
    "SqlServerConnection": "Server=localhost,1433;Database=TodoListDb;User Id=sa;Password=StrongPwd123;"
  }
}

这里需要说明的是如果是使用MSSQL Server默认端口1433的话，连接字符串里是可以不写的，但是为了展示如果使用的不是默认端口应该如何配置，还是显式写在这里了供大家参考。

4. 主程序配置

在Api项目中，我们只需要调用上面写好的扩展方法，就可以完成配置。

var builder = 域名teBuilder(args);

// Add services to the container.
域名igureLog();

域名ontrollers();
域名ndpointsApiExplorer();
域名waggerGen();

// 添加基础设施配置
域名nfrastructure(域名iguration);

// 省略以下...

5. 本地运行MSSQL Server容器及数据持久化

在保证本地Docker环境正常启动之后，运行以下命令：

# 拉取mssql镜像
$ docker pull 域名/mssql/server:2019-latest
2019-latest: Pulling from mssql/server
7b1a6ab2e44d: Already exists 
4ffe416cf537: Pull complete 
fff1d174f64f: Pull complete 
3588fd79aff7: Pull complete 
c8203457909f: Pull complete 
Digest: sha256:a098c9ff6fbb8e1c9608ad7511fa42dba8d22e0d50b48302761717840ccc26af
Status: Downloaded newer image for 域名/mssql/server:2019-latest
域名/mssql/server:2019-latest

# 创建持久化存储
$ docker create -v /var/opt/mssql --name mssqldata  域名/mssql/server:2019-latest /bin/true
3c144419db7fba26398aa45f77891b00a3253c23e9a1d03e193a3cf523c66ce1

# 运行mssql容器，挂载持久化存储卷
$ docker run -d --volumes-from mssqldata --name mssql -e \'ACCEPT_EULA=Y\' -e \'SA_PASSWORD=StrongPwd123\' -p 1433:1433 域名/mssql/server:2019-latest
d99d774f70229f688d71fd13e90165f15abc492aacec48de287d348e047a055e

# 确认容器运行状态
$ docker ps
CONTAINER ID   IMAGE                                        COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                    NAMES
d99d774f7022   域名/mssql/server:2019-latest   "/opt/mssql/bin/perm…"   24 seconds ago   Up 22 seconds   0.0.0.0:1433->1433/tcp   mssql

验证

为了验证我们是否可以顺利连接到数据库，我们采用添加Migration并在程序启动时自动进行数据库的Migration方式进行：

首先安装工具：

dotnet tool install --global dotnet-ef
# dotnet tool update --global dotnet-ef

# 生成Migration
$ dotnet ef migrations add SetupDb -p src/域名astructure/域名oj -s src/域名/域名oj
Build started...
Build succeeded.
[17:29:15 INF] Entity Framework Core 6.0.1 initialized \'TodoListDbContext\' using provider \'域名erver:6.0.1\' with options: MigrationsAssembly=域名astructure, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null 
Done. To undo this action, use \'ef migrations remove\'

为了在程序启动时进行自动Migration，我们向Infrastructure项目中增加一个文件域名并实现扩展方法：

using 域名der;
using 域名tyFrameworkCore;
using 域名ndencyInjection;
using 域名istence;

namespace 域名astructure;

public static class ApplicationStartupExtensions
{
    public static void MigrateDatabase(this WebApplication app)
    {
        using var scope = 域名teScope();
        var services = 域名iceProvider;

        try
        {
            var context = 域名equiredService<TodoListDbContext>();
            域名ate();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            throw new Exception($"An error occurred migrating the DB: {域名age}");
        }
    }
}

并在Api项目的域名中调用扩展方法：

// 省略以上...
域名ontrollers();

// 调用扩展方法
域名ateDatabase();

域名();

最后运行主程序：

$ dotnet run --project src/域名
Building...
[17:32:32 INF] Entity Framework Core 6.0.1 initialized \'TodoListDbContext\' using provider \'域名erver:6.0.1\' with options: MigrationsAssembly=域名astructure, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null 
[17:32:32 INF] Executed DbCommand (22ms) [Parameters=[], CommandType=\'Text\', CommandTimeout=\'30\']
SELECT 1
[17:32:32 INF] Executed DbCommand (19ms) [Parameters=[], CommandType=\'Text\', CommandTimeout=\'30\']
SELECT OBJECT_ID(N\'[__EFMigrationsHistory]\');
[17:32:32 INF] Executed DbCommand (3ms) [Parameters=[], CommandType=\'Text\', CommandTimeout=\'30\']
SELECT 1
[17:32:32 INF] Executed DbCommand (2ms) [Parameters=[], CommandType=\'Text\', CommandTimeout=\'30\']
SELECT OBJECT_ID(N\'[__EFMigrationsHistory]\');
[17:32:33 INF] Executed DbCommand (4ms) [Parameters=[], CommandType=\'Text\', CommandTimeout=\'30\']
SELECT [MigrationId], [ProductVersion]
FROM [__EFMigrationsHistory]
ORDER BY [MigrationId];
[17:32:33 INF] Applying migration \'20211220092915_SetupDb\'.
[17:32:33 INF] Executed DbCommand (4ms) [Parameters=[], CommandType=\'Text\', CommandTimeout=\'30\']
INSERT INTO [__EFMigrationsHistory] ([MigrationId], [ProductVersion])
VALUES (N\'20211220092915_SetupDb\', N\'6.0.1\');
[17:32:33 INF] Now listening on: https://localhost:7039
[17:32:33 INF] Now listening on: http://localhost:5050
[17:32:33 INF] Application started. Press Ctrl+C to shut down.
[17:32:33 INF] Hosting environment: Development
[17:32:33 INF] Content root path: /Users/域名/Projects/asinta/blogs/cnblogs/TodoList/src/域名/

使用数据库工具连接容器数据库，可以看到Migration已经成功地写入数据库表__EFMigrationsHistory了：

本篇文章仅完成了数据存储服务的配置工作，目前还没有添加任何实体对象和数据库表定义，所以暂时没有可视化的验证，仅我们可以运行程序看我们的配置是否成功：

总结

在本文中，我们探讨并实现了如何给.NET 6 Web API项目添加数据存储服务并进行配置，下一篇开始将会深入数据存储部分，定义实体，构建Repository模式和SeedData等操作。

除了本文演示的最基础的使用方式意外，在实际使用的过程中，我们可能会遇到类似：为多个DbContext分别生成Migrations或者为同一个DbContext根据不同的环境生成不同Database Provider适用的Migrations等情况，扩展阅读如下，在这里就不做进一步的演示了，也许以后有机会可以单独写篇实践指南：