Пространства имен, используемые для доступа к данным

Тема 1. «Новейшие направления в области создания
технологий программирования»
Цель
Рассмотреть историю и подробности реализации доступа к данным.
Задачи
1. Познакомиться
с
законами
эволюции
программного
обеспечения.
2. Рассмотреть базовые понятия современной технологии
доступа к данным ADO.NET.
3. Выполнить подробное знакомство с пространством имен
System.Data.
4. Изучить механизмы извлечения данных из хранилищ с
помощью управляемых провайдеров.
Оглавление
Законы эволюции программного обеспечения
ADO.NET – новая стратегия доступа к данным
Управляемые провайдеры данных
Пространства имен, используемые для доступа к данным
Механизмы извлечения данных из хранилищ с помощью
управляемого провайдера
Выводы
Вопросы для самопроверки
Литература
Законы эволюции программного обеспечения
Сегодня любое приложение каким-либо образом связано с
обращением к данным. При использовании настольных приложений,
предназначенных для работы на компьютерах, функционирующих вне
сети, доступ к данным осуществляется сравнительно просто,
поскольку эти данные хранятся локально. С другой стороны,
распределенные приложения работают с удаленными источниками
информации, содержащими данные различных форматов, способы
хранения которых, могут отличаться. Поэтому обращение к данным в
распределенных приложениях организовать сложнее, чем в
настольных приложениях. Для получения информации из различных
источников необходимо создавать и использовать приложения
доступа к данным. Начнем наш экскурс в мир приложений баз данных
Visual Basic.NET с обзора существующих на сегодняшний день
методологий доступа к данным: ADO и ADO.NET.
В истории универсального доступа к данным и объектам данных
ActiveX (ActiveX Data Object – активные объекты данных) технология
ADO является предшественником технологии ADO.NET. В свое время
ADO пришла на смену технологии объектов доступа к данным (Data
Access Object – DAO) и удаленным объектам данных (Remote Data
Objects – RDO), предложив более мощные средства извлечения и
управления данными. Технологии DAO и RDO изначально были
предназначены для использования в клиент-серверных приложениях
и действительно отлично подходили для этих целей. На рис. 1.1
изображены традиционные методы доступа к данным Microsoft.
Application
DAO
Объекты доступа к данным
RDO
Удаленное
управление данными
ODBC
Открытый интерфейс
доступа к базам данных
Jet data source
Встроенные процессоры баз данных
Реляционные базы данных
Нереляционные источники данных (файловые
системы, почтовые сервера и другие)
Рис. 1.1. Методы доступа к данным Microsoft (традиционные)
Однако, по мере развития технологий распределенных вычислений с
многоуровневой архитектурой, а также увеличения размеров и
широкого распространения различных типов хранилищ данных,
возникла необходимость в боле сложных способах доступа и
обработки данных на множестве имеющихся платформ и источников
данных. Рис. 1.2 иллюстрирует более современную модель доступа к
данным.
Application
ADO
OLE DB
ODBC
Открытый интерфейс
доступа к базам данных
Нереляционные источники данных (файловые
системы, почтовые сервера и другие)
Реляционные базы данных
Jet data source
Встроенные процессоры баз данных
Рис. 1.2. Развитие методов доступа к данным Microsoft
Решать возникшую проблему была призвана технология OLE DB, в
результате чего именно интерфейс ADO стал использоваться для
доступа к источникам данных OLE DB из пользовательских
приложений. OLE DB представляет собой реализованную компанией
Microsoft
методологию
универсального
доступа
к
данным,
независимую от места хранения самих данных: будь то реляционная
база данных, файловая система, почтовый сервер или что-то другое.
Объектная модель ADO состоит из следующих основных объектов:
 Connection (подключение) – позволяет устанавливать
подключение к источникам данных;
 Command (команда) – дает возможность отправлять команды,
которые должны быть применены к источнику данных;
 RecordSet (набор записей) – главный объект модели, который
предоставляет основные возможности по извлечению и
сохранению данных в виде однородной таблицы.
Интерфейс ADO надежен, благодаря чему он превратился в
стандартную технологию доступа из приложений. Хотя появление
ADO стало важным шагом, послужившим толчком к развитию других
технологий доступа к данным, ADO также обладает рядом
недостатков, например:
 Объект ADO RecordSet имеет вид однородной таблицы, не
поддерживает отношений между таблицами.
 Объект RecordSet обычно применяется в режиме активного
подключения, что приводит к увеличению числа блокировок в
базе данных.
ADO.NET – новая стратегия доступа к данным
ADO.NET представляет собой не просто усовершенствованную
версию интерфейса, скорее ADO.NET – новая стратегия доступа к
данным. Основная идея состоит в том, что в сегодняшнем мире, для
которого характерен высокий уровень информационной интеграции,
ваше приложение может использовать данные из множества
источников, хранимые в различных форматах. В этой ситуации,
получив требуемую информацию через сеть за достаточно короткий
промежуток времени, дальнейшую обработку можно выполнять
локально, без необходимости постоянно поддерживать соединение с
хранилищами данных. Все внесенные изменения могут быть
отправлены для сохранения в источники позднее, тогда, когда это
будет удобно для вас. В этом состоит концептуальное отличие
подхода ADO.NET от всех его предшественников, поддерживающих
активное соединение с базовыми хранилищами данных, пока данные
находятся в обработке.
ADO.NET представляет первичные средства доступа к данным: через
объекты DataReader и DataSet. Объект DataReader предназначен
исключительно для последовательного считывания информации, и
поэтому используется для быстрого и эффективного доступа к
потоковым данным. Объект DataSet представляет собой копию
данных, размещенных в памяти. Рассмотрим подробнее место этих
объектов в архитектуре ADO.NET (рис. 1.3).
Объект DataReader работает в режиме активного подключения и
позволяет выполнять только последовательное извлечение из
хранилища данных, доступных только для чтения. Подключение к базе
данных остается открытым, пока вы работаете с объектом
DataReader, и должно быть закрыто, когда работа с ним будет
завершена. Объект DataReader изначально был создан для
максимально быстрого доступа к информации, которая после
извлечения должна выводиться на экран, после этого соединение
может быть разорвано. Соответственно, объект не предназначен для
навигации по результирующему множеству в произвольном
направлении или модификации данных. Данный объект обладает
наибольшим сходством с объектом последовательного чтения
RecordSet в ADO.
Уровень пользовательского
интерфейса
XML
Промежуточный уровень
Уровень данных
DataReader
DataAdapter
Хранилище данных
Command
DataSet
Хранилище данных
Connection
Рис. 1.3. Архитектура ADO.NET
Объект DataSet можно считать главным объектом в ADO.NET. В
отличие от объекта ADO RecordSet, он может содержать несколько
таблиц, извлеченных из различных источников данных. Таблицы в
объекте DataSet могут быть связаны между собой отношениями. По
сути, объект DataSet является временной базой данных, хранимой в
памяти, которая не связана активными подключениями с источниками
данных.
Управляемые провайдеры данных
В мире приложений баз данных .NET существуют провайдеры данных
и их потребители. Провайдеры данных (data providers) подключаются к
базе данных для выполнения команд и получения возвращаемых
результатов. В ADO.NET провайдеры данных называются
управляемыми провайдерами (managed providers), поскольку
управление этими провайдерами осуществляется ядром ADO.NET.
Потребителями данных (data consumers) выступают те приложения,
которые используют службы провайдеров данных для извлечения и
обработки данных.
Как правило, провайдер данных включает в себя следующие объекты:
Connection, Command, DataAdapter и DataReader (рис. 1.4).
Приложение
Data Set
.NETпровайдер=
Data
Adapter+
Connection+
Command+
Data Reader
База данных
Рис. 1.4. Компоненты управляемого провайдера данных
На рис. 1.5 подробнее поясняется механизм доступа к данным.
Обратите внимание на то, что существуют два различных способа
доступа к данным со стороны клиента: через DataSet и через
DataReader. В случае использования DataSet, подключение к базе
данных открывается, и DataAdapter отправляет команды (Command)
через объект Connection для извлечения данных из хранилища. Затем
DataAdapter заполняет объект DataSet извлеченными значениями и
возвращает его клиенту. На самом деле, для загрузки данных в
DataSet ADO.NET скрытым образом использует объект DataReader.
Это не показано на рис. 1.3 и 1.5, так как, во-первых, это скрытый
механизм, выполняемый ADO.NET без вашего участия, во-вторых,
приведенные рисунки демонстрируют различие двух методов доступа:
с помощью DataReader и DataSet.
DataTable
DataColumn
DataTable
Constraint
DataColumn
DataRow
DataRelation
Constraint
DataRow
DataSet
DataReader
DataAdapter
Провайдер данных
Command
Хранилище данных
Connection
Рис. 1.5. Работа управляемого провайдера данных
При использовании DataReader открывается подключение к базе
данных, DataReader отсылает команды Command через объект
Connection для получения потоковых данных. Обратите внимание, что
двунаправленная стрелка между объектами DataReader и Command
просто означает выполнение объекта Command для извлечения
данных. Как при использовании DataSet, так и при использовании
DataReader провайдеры данных обеспечивают извлечение данных и
сообщение с хранилищем данных.
Объект Connection обеспечивает подключение к определенному
хранилищу данных. Он может быть открыт либо при помощи метода
Open, либо путем неявного открытия объекта при использовании
DataAdapter.
Объект Command работает в содружестве с объектом Connection для
передачи параметров и применения команд к хранилищам данных.
Результаты его выполнения помещаются в объект DataReader или
DataSet. Примерами параметров могут служить операторы SQL,
параметры хранимых процедур и возвращаемые значения.
Объект DataReader предназначен для получения потока данных,
доступных только для чтения. Этот объект используется совместно с
объектами Command и Connection. Быстродействие этого объекта
выше, чем у объекта DataSet. Но не забывайте, что пока объект
DataReader используется, подключение к хранилищу данных остается
активным. Для того чтобы разорвать подключение, вам потребуется
закрыть данный объект.
Объект DataAdapter используется для сообщения с базой данных при
заполнении объекта DataSet. Он работает в содружестве с объектами
Connection и Command для извлечения данных из хранилища. Кроме
того, в DataAdapter реализованы функции записи в сами источники
данных изменений, сохраняемых в объекте DataSet в локальной
памяти.
Пространства имен, используемые для доступа к данным
Напомним, что пространства имен (namespace) представляют собой
логические группы библиотек классов, облегчающие для разработчика
поиск реализации программного кода, тематически связанных друг с
другом. Вся основная функциональность ADO.NET размещается в
пространстве имен System.Data. Таким образом, в любом модуле, в
котором вы хотите использовать возможности доступа к данным, вам
придется обязательно включать оператор Imports.System.Data.
После объявления главного пространства имен вам понадобится
также включить оператор Imports для управляемых провайдеров, с
помощью которых вы будете извлекать данные. В ADO.NET имеется
внутренняя поддержка для двух управляемых провайдеров: SqlClient и
OleDB. Провайдер данных SQL Server (System.Data.SqlClient)
необходимо использовать для обращения к базам данных SQL Server
7.0 и последующих версий. Он работает быстрее, чем провайдер OLE
DB, поскольку обращается напрямую к SQL Server, минуя уровень
OLE DB. Провайдер данных OLE DB (System.Data.OleDB) должен
использоваться при обращении к любым провайдерам OLE DB, таким
как Oracle, Microsoft Access, SQL Server (до версии 7.0) и другим.
Кроме того, данный провайдер пригодится при необходимости
совместного использования данных SQL Server и других баз данных
(например, SQL Server и Oracle), поскольку он поддерживает
одновременную работу с несколькими базами данных.
Каждый из провайдеров содержит собственные объекты Connection,
Command, DataReader и DataAdapter, так как реализует эти объекты
собственным способом для соответствующего источника данных.
Пространство имен System.Data.SqlClient содержит объекты:
 SqlConnection,
 SqlCommand,
 SqlDataReader,
 SqlDataAdapter.
Пространство имен System.Data.OleDb содержит объекты:
 OleDbConnection,
 OleDbCommand,
 OleDbDataReader,
 OleDbDataAdapter.
Механизмы извлечения данных из хранилищ с помощью
управляемого провайдера
Разберем использование пространства имен SqlClient и его классов
для создания подключений к SQL Server с последующим извлечением
и обработкой данных. Начнем наше обсуждение с объекта
SqlConnection, принадлежащего к пространству имен SqlClient.
Класс SqlConnection
DataReader
DataAdapter
вместе с другими
классами,
содержащимися
в
Command
пространстве
имен
System.Data.SqlClient,
Connection
был
специально
создан
разработчиками Microsoft для использования с базами данных SQL
Server. Поэтому он наилучшим образом оптимизирован для этой цели.
Все свойства класса SqlConnection могут быть разделены на две
большие группы: те свойства, которые передают параметры, и те,
которые их принимают. К первой группе отнесем основное свойство
класса: ConnectionString – строка инициализации подключения,
которая включает в себя все атрибуты, необходимые для установки
подключения к определенному SQL Server; ко второй группе относятся
свойства, возвращающие: ConnectionTimeout – время ожидания
соединения, DataBase – имя текущей базы данных, DataSource – имя
экземпляра SQL Server, PacketSize – размер сетевого пакета,
Провайдер данных
ServerVersion – версию SQL Server, State – текущий статус
подключения, WorkstationID – атрибут или имя локальной машины. Не
все атрибуты являются обязательными, подробно их использование
рассмотрено в практикуме к этой теме.
Класс SqlConnection имеет три метода: для создания подключения –
метод Open, для смены базы данных в текущем подключении – метод
ChangeDatabase, для закрытия текущего подключения – метод Close.
Для подключения к базе данных SQL Server при помощи пространства
имен SqlClient вам необходимо написать программный код, который
будет выглядеть приблизительно так:
Imports System.Data.SqlClient
Dim strConnection As String="server=Persist Security Info=False;
Integrated Security=SSPI; database=HumanResources; server=abrzh"
Dim cnn As New SqlConnection(strConnection)
‘Открытие подключения
cnn.Open()
‘Извлечение данных и другие операции с использованием
подключения
cnn.ChangeDatabase(“Pubs”)
‘Закрытие подключения
cnn.Close()
Теперь, когда мы научились создавать объект подключения, перейдем
к рассмотрению следующего объекта из пространства SqlClient –
объекту SqlCommand.
Объект SqlCommand предоставляет доступ к свойствам и методам,
необходимым для выполнения любого запроса к источнику данных.
Объект SqlCommand может применяться вместе с объектами
DataReader или SqlDataAdapter. Объект SqlCommand имеет
следующие свойства:
DataReader
DataAdapter
CommandText – для
описания
SQLкоманд,
имени
Command
хранимой процедуры
или имени таблицы;
Connection
CommandTimeout
–
для
определения
длительности ожидания; CommandType – для определения типа
команды; Connection – для описания имени объекта SqlConnection,
который будет использоваться для выполнения соединения;
Parameters – для описания коллекции параметров при выполнении
хранимой процедуры; Transaction – для задания объекта
SqlTransaction при обработке транзакций; UpdatedRowSource –
свойство для совместного использования с методом Update объекта
SqlDataAdapter.
Провайдер данных
Программирование свойств объекта SqlClient рассмотрим на примере
свойства CommandText. Это свойство обязательно используется при
работе с классом SqlClient.
Этот пример демонстрирует выполнение команды, имеющей тип Text
и выполняющей вызов оператора T-SQL в объекте SqlCommand
(извлечение всех записей из таблицы nTable).
Dim MySqlCmd As New SqlCommand()
MySqlCmd.CommandType=CommandType.Text
MySqlCmd.CommandText=”SELECT * FROM nTabel”
Следующий пример показывает использование команды типа
TableDirect, требующей от объекта SqlCommand извлечения всех
строк и столбцов таблицы nTable.
Dim MySqlCmd As New SqlCommand()
MySqlCmd.CommandType=CommandType.TabelDirect
MySqlCmd.CommandText=”nTable”
И, наконец, при использовании команды типа StoredProcedure мы
сообщаем объекту SqlCommand о необходимости выполнения
хранимой процедуры sp_get_nTable.
Dim MySqlCmd As New SqlCommand()
MySqlCmd.CommandType=CommandType.StoredProcedure
MySqlCmd.CommandText=”sp_get_nTable”
Для класса SqlCommand существует ряд методов: Cancel – для
отмены выполнения текущего оператора; CreateParameter – для
создания объекта SqlParameter; ExecuteNonQuery – для выполнения
команд. Которые не возвращают никаких данных; ExecuteReader – для
выполнения операторов T-SQL, возвращающих данные в формате,
отличном от XML; ExecuteScalar – для возвращения первого столбца
первой строки множества данных, идеально подходит для выполнения
таких операций, как Count(*), возвращающих единственную запись с
одним полем; ExecuteXmlReader – для возвращения выходных данных
в формате XML; Prepare – для подготовки и сохранения плана
выполнения запроса с целью последующего выполнения команд SQL;
ResetCommandTimeout
–
для
установления
свойства
CommandTimeout.
Объект DataReader обеспечивает быстрый вывод потоковых данных,
предназначенных для чтения. Мы также обсуждали, что объект
DataReader работает
DataReader
DataAdapter
в режиме активного
подключения,
следовательно,
Command
необходимо наличие
открытого
Connection
подключения
во
время
извлечения
записей из объекта DataReader для использования в вашем
Провайдер данных
приложении. Объект имеет следующие свойства: FieldCount –
возвращает количество столбцов в текущей строке; Item – возвращает
значение определенного столбца текущей строки; RecordsAffected –
содержит количество записей, измененных SQL командами; Depth –
определяет глубину вложенности текущей строки; IsClosed –
определяет статус объекта DataReader в текущий момент.
Объект имеет большое количество методов, из которых наиболее
часто используется метод Read, позволяющий выполнять переход к
следующей строке текущего результирующего множества.
Объект DataAdapter
обеспечивает связь
DataReader
DataAdapter
между подключением
к базе данных SQL
Command
Server и объектом
DataSet,
хранящим
физические данные,
Connection
которые
были
получены
при
выполнении вашего запроса. Рассмотрим свойства объекта:
AcceptChangesDuringFill – определяет, применялся ли метод
AcceptChanges к объектам DataTable; ContinueUpdateOnError –
используется
при
обработке
исключений;
DeleteCommand,
InsertCommand, SelectCommand, UpdateCommand – используются при
удалении, добавлении, заполнении, обновлении записей из DataSet;
MissingMappingAction, MissingSchemaAction – используются при
возникновении затруднений в сохранении пересылаемых данных;
TableMappings
–
используется
для
определения
схемы
преобразования таблиц между DataSet и DataAdapter.
Объект DataAdapter располагает методами: Fill – для вставки или
обновления объекта Dataset с помощью данных, полученных из
источника; FillSchema – вставляет в объект DataSet схему данных;
GetFillParameters – принимает параметры, возвращенные свойством
SelectCommand. Которые используются методом Fill; Update –
вызывает соответствующие командные объекты INSERT, UPDATE и
DELETE с целью внесения в источнике данных изменений,
отражающих текущее состояние объекта DataSet.
Провайдер данных
Выводы
С выходом Microsoft .NET Framework перед разработчиками
программных приложений встает проблема не только знакомства с
новыми возможностями программирования, но и освоение
значительных изменений в технологиях доступа к данным через
технологию ADO.NET. В настоящее время технология ADO.NET
предоставляет в наше распоряжение целый ряд классов,
предназначенных для извлечения и обработки данных. Применение
классов ADO.NET становится важным условием при создании
современных управляемых данными приложений.
Вопросы для самопроверки
1. Чем ADO.NET отличается от ADO?
2. Что представляет собой объект DataReader, и как необходимо
его использовать?
3. Что представляет собой объект DataAdapter, и как необходимо
использовать его?
4. Что такое провайдер данных, и какую роль он играет?
5. В каком случае предпочтительно использовать провайдер
SqlClient?
6. Как извлекать информацию из хранилищ данных при помощи
пространства имен System.Data?
Литература
1. Visual Basic.NET: учебный курс / В. Долженков, М. Мозговой. —
СПб.: Питер, 2003. — 464 с.: ил.
2. Объектно-ориентированное
программирование
в
Visual
Basic.NET. Библиотека программиста / Д. Кларк. — СПб.: Питер,
2003. — 352 с.: ил.
3. Эпплман Д. Переход на VB.NET: стратегии, концепции, код. —
СПб.: Питер, 2002. — 464 с.: ил.
4. Троелсен Э. C# и платформа .NET. Библиотека программиста —
СПб.: Питер, 2006 — 796 с.: ил.