EF 中的单查询与分查询

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正文

介绍

在使用 Entity Framework (EF) 开发应用程序时，开发者常常需要在单查询和分查询之间做出选择。这个选择可能会对应用程序的性能产生显著影响。本文将探讨单查询和分查询的区别、各自带来的性能问题，以及如何在 EF 中实现分查询。

单查询的问题：笛卡尔爆炸

假设你有以下三个实体：Department、Employee 和 Project。每个部门可以有多个员工和项目。以下是这些实体的简单表示：

{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int DepartmentId { get; set; }
}

public class Project
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int DepartmentId { get; set; }
}

public class Department
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public IList<Employee> Employees { get; set; } = new List<Employee>();
    public IList<Project> Projects { get; set; } = new List<Project>();
}

现在，我们希望查询所有部门，包括其员工和项目：

    .Include(d => d.Employees)
    .Include(d => d.Projects)
    .ToListAsync();

EF 会生成一个包含两个 LEFT JOIN 的 SQL 查询。由于 Employees 和 Projects 是 Department 的同级关联集合，关系数据库会产生一个交叉乘积。这意味着 Employees 中的每一行都会与 Projects 中的每一行进行连接。

假设一个部门有 10 个员工和 10 个项目，数据库会返回 100 行数据。这种现象被称为 笛卡尔爆炸，即由于表之间的意外交叉连接（cross joins）导致查询结果数量异常增加。

所有这些不必要的数据都会被传输到客户端。如果数据库中有大量数据，或者我们包含更多同级的关联数据，性能问题可能会非常严重。

注意：当两个 JOIN 不在同一级别（即使用 ThenInclude 方法后跟在 Include 方法之后）时，不会发生笛卡尔爆炸。

分查询的解决方案

分查询可以解决笛卡尔爆炸问题。EF 会生成多个独立的查询，从而避免这个问题。

    .Include(d => d.Employees)
    .Include(d => d.Projects)
    .AsSplitQuery()
    .ToListAsync();

EF 会生成三个独立的查询。第一个查询选择 Departments，另外两个查询分别通过 INNER JOIN 包含 Projects 和 Employees。

没有笛卡尔爆炸。

然而，这是三个独立的查询，需要三次往返数据库。这可能导致并发更新时结果不一致。可以使用可序列化（Serializable）或快照（Snapshot）事务隔离级别来缓解数据一致性问题。然而，这可能会带来其他性能和行为上的差异。

全局分查询配置

你可以将分查询配置为数据库上下文的默认行为。

    => optionsBuilder
        .UseSqlServer("[ConnectionString]",
            o => o.UseQuerySplittingBehavior(QuerySplittingBehavior.SplitQuery));

有了这样的配置，你仍然可以执行特定的单查询。

    .Include(d => d.Employees)
    .Include(d => d.Projects)
    .AsSingleQuery()
    .ToListAsync();

数据重复问题

回到我们最初的查询，只做一个 Include，看看 EF 生成的 SQL。

    .Include(d => d.Employees)
    .ToQueryString();

Department 的列（如 Name 列）会为每个 Employee 行重复。这通常是正常的，不会引起问题。

然而，如果我们的 Department 表有一个大列（例如，二进制数据、大文本等），那么这个大列将为每个 Employee 行重复。这也会导致类似笛卡尔爆炸的性能问题。在这种情况下，分查询也是一个不错的选择。

总结

在使用 Entity Framework 时，单查询和分查询各有优缺点。单查询可能会导致笛卡尔爆炸，而分查询虽然可以避免这一问题，但会增加数据库的往返次数，可能会影响数据一致性。根据你的具体需求和场景，选择合适的查询方式至关重要。通过合理使用分查询，你可以显著提升应用程序的性能和响应速度。