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.NET Core实现分表分库、读写分离的通用 Repository功能

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下面我就详细讲解如何使用.NET Core实现分表分库、读写分离的通用Repository功能。

什么是Repository模式？

Repository模式是一种用于抽象和集中对数据的访问的架构模式。它充当了数据访问和数据逻辑之间的中介，并使用一个接口屏蔽了数据存储源的细节。这样，数据存储源可以是关系型数据库、非关系型数据库、文件、Web服务等等，而Repository模式提供的接口将一致地暴露出相同的方法来访问和操作这些数据存储源。

如何实现分表分库？

分表

分表是将数据表按照一定规则分成多个小表，这些小表之间具有相同的结构和列。在某些情况下，将表进行分割可以提高查询的速度。例如，如果一个表中包含了大量的数据记录，那么查询所需的时间就会比较长。如果将表分割成多个小表，那么查询小表所需的时间就比查询一个大表所需的时间更短。

分库

分库是将数据表按照一定规则分散到多个物理数据库中，不同的表可能被放置在不同的数据库中。在应用程序中，为了访问某个表，需要知道这个表所在的数据库的地址和连接信息。通过这种方式，可以将多个数据库连接到不同的物理服务器上，从而实现将数据存储在多个物理服务器上的目的。

实现分表分库

在.NET Core中，我们可以使用EF Core库来实现分表分库。首先我们需要为每个分表创建一个单独的数据库上下文DbContext。

public class OrderDbContext : DbContext
{
    private readonly string _connString;

    public OrderDbContext(string connString)
    {
        _connString = connString;
    }

    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        optionsBuilder.UseSqlServer(_connString);
    }

    public DbSet<Order> Orders { get; set; }
}

然后在每个DbContext中，我们通过实现IDbContext接口来实现读写分离的功能，如下所示：

public interface IDbContext
{
    IQueryable<TEntity> Query<TEntity>() where TEntity : class, IEntity;
    Task<TEntity> FindAsync<TEntity>(Guid id) where TEntity : class, IEntity;
    Task AddAsync<TEntity>(TEntity entity) where TEntity : class, IEntity;
    Task UpdateAsync<TEntity>(TEntity entity) where TEntity : class,IEntity;
    Task RemoveAsync<TEntity>(Guid id) where TEntity : class, IEntity;
}

可以看到，当我们需要将数据存储到写库时，我们只需要直接从DbContext中调用AddAsync、UpdateAsync、RemoveAsync等方法即可；而当我们需要从读库中获取数据时，我们则需要调用Query方法返回一个IQueryable对象来进行查询操作，EF Core会根据我们的代码自动选择最适合的读库进行查询。

在其它层代码中，我们只需要通过注入IDbContext接口的实现来使用Repository，如下所示：

public class OrderService : IOrderService
{
    private readonly IDbContext _dbContext;

    public OrderService(IDbContext dbContext)
    {
        _dbContext = dbContext;
    }

    public async Task<Order> Get(Guid id)
    {
        return await _dbContext.FindAsync<Order>(id);
    }

    public async Task Add(Order order)
    {
        await _dbContext.AddAsync(order);
    }

    public async Task Update(Order order)
    {
        await _dbContext.UpdateAsync(order);
    }

    public async Task Remove(Guid id)
    {
        await _dbContext.RemoveAsync<Order>(id);
    }
}

示例说明

下面我将通过两个示例来演示如何使用.NET Core实现分表分库、读写分离的通用Repository功能。

示例一：订单管理系统

假设我们要开发一个订单管理系统来管理用户下单、发货、退货等操作。该系统需要使用两个数据库：分别是Order和Customer数据库，分别存储订单信息和顾客信息。此外，为了提高查询效率，我们还需要将每个分表按照订单的创建时间进行分割，例如将每个月的订单放置到单独的表中。

我们首先需要创建一个OrderDbContext来连接Order数据库，并实现IDbContext接口。

public class OrderDbContext : DbContext, IDbContext
{
    private readonly string _writeConnString;
    private readonly string _readConnString;

    public OrderDbContext(string writeConnString, string readConnString)
    {
        _writeConnString = writeConnString;
        _readConnString = readConnString;
    }

    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        optionsBuilder.UseSqlServer(_writeConnString);
    }

    public IQueryable<TEntity> Query<TEntity>() where TEntity : class, IEntity
    {
        return Set<TEntity>().AsNoTracking();
    }

    public async Task<TEntity> FindAsync<TEntity>(Guid id) where TEntity : class, IEntity
    {
        return await Set<TEntity>().FindAsync(id);
    }

    public async Task AddAsync<TEntity>(TEntity entity) where TEntity : class, IEntity
    {
        await Set<TEntity>().AddAsync(entity);
        await SaveChangesAsync();
    }

    public async Task UpdateAsync<TEntity>(TEntity entity) where TEntity : class, IEntity
    {
        Set<TEntity>().Update(entity);
        await SaveChangesAsync();
    }

    public async Task RemoveAsync<TEntity>(Guid id) where TEntity : class, IEntity
    {
        var entity = await Set<TEntity>().FindAsync(id);
        Set<TEntity>().Remove(entity);
        await SaveChangesAsync();
    }
}

我们在该类的构造函数中传入了两个连接字符串，第一个用于连接写库，第二个用于连接读库。由于OrderDbContext继承自EF Core的DbContext，因此我们可以直接在DbContext中使用AddAsync、UpdateAsync等方法来实现数据的增删改操作。同时，我们还实现了IDbContext接口中的Query方法来实现读写分离的查询操作。

然后我们创建一个Order实体类来表示订单信息，该类中包含了订单号、顾客ID、商品ID和创建时间等信息。

public class Order : IEntity
{
    public Guid Id { get; set; }
    public Guid CustomerId { get; set; }
    public Guid ProductId { get; set; }
    public DateTime CreateTime { get; set; }
}

接下来我们需要通过EF Core来创建分表，以每月为一个分表的方式将订单信息存储到不同的表中。我们可以通过EF Core提供的分表策略来实现分表，如下所示：

public class OrderDbContext : DbContext, IDbContext
{
    // 省略构造函数和接口实现部分

    protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
    {
        base.OnModelCreating(modelBuilder);
        modelBuilder.Entity<Order>().ToTable("Order_{CreateTime:yyyy_MM}");
    }
}

在这里，我们通过使用ToTable方法，并指定数据表的名称为“Order_{CreateTime:yyyy_MM}”，来实现对订单信息表按照创建时间进行分割，并自动将不同的表创建在对应的数据库中。

最后，我们还需要创建一个IDbContextFactory来实现对OrderDbContext的线程安全使用，如下所示：

public class OrderDbContextFactory : IDbContextFactory<OrderDbContext>
{
    private readonly string _writeConnString;
    private readonly string _readConnString;

    public OrderDbContextFactory(string writeConnString, string readConnString)
    {
        _writeConnString = writeConnString;
        _readConnString = readConnString;
    }

    public OrderDbContext CreateDbContext()
    {
        return new OrderDbContext(_writeConnString, _readConnString);
    }
}

在该类中，我们通过实现IDbContextFactory接口中的CreateDbContext方法来创建OrderDbContext，不同的线程会使用不同的实例来访问数据库，从而实现线程安全的使用。

示例二：用户管理系统

除了订单管理系统之外，我们还可以通过EF Core来实现使用多个数据库进行存储的功能。在这里，我们以用户管理系统为例，演示如何使用EF Core来实现读写分离和分库功能。

该系统使用两个物理数据库：UserWriteDb和UserReadDb，分别存储用户信息。我们将用户数据按照年龄来分割到不同的数据库中，即年龄在1-30岁之间的用户存储到UserWriteDb中，年龄在31-60岁之间的用户存储到UserReadDb中。

首先我们需要创建一个UserDbContext类来连接数据库，并实现IDbContext接口。

public class UserDbContext : DbContext, IDbContext
{
    private readonly string _writeConnString;
    private readonly string _readConnString;

    public UserDbContext(string writeConnString, string readConnString)
    {
        _writeConnString = writeConnString;
        _readConnString = readConnString;
    }

    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        optionsBuilder.UseSqlServer(_writeConnString);
    }

    public IQueryable<TEntity> Query<TEntity>() where TEntity : class, IEntity
    {
        return Set<TEntity>().AsNoTracking();
    }

    public async Task<TEntity> FindAsync<TEntity>(Guid id) where TEntity : class, IEntity
    {
        return await Set<TEntity>().FindAsync(id);
    }

    public async Task AddAsync<TEntity>(TEntity entity) where TEntity : class, IEntity
    {
        await Set<TEntity>().AddAsync(entity);
        await SaveChangesAsync();
    }

    public async Task UpdateAsync<TEntity>(TEntity entity) where TEntity : class, IEntity
    {
        Set<TEntity>().Update(entity);
        await SaveChangesAsync();
    }

    public async Task RemoveAsync<TEntity>(Guid id) where TEntity : class, IEntity
    {
        var entity = await Set<TEntity>().FindAsync(id);
        Set<TEntity>().Remove(entity);
        await SaveChangesAsync();
    }
}

在该类的构造函数中，我们传入了两个不同的连接字符串，用于连接写库和读库。同时，我们通过实现IDbContext接口中的Query方法来实现读写分离的查询操作，并通过使用Set().AsNoTracking()方法来避免EF Core对查询结果的追踪操作。

然后我们创建一个User实体类来表示用户信息，该实体类中将包含用户的姓名、年龄、性别等信息。

public class User : IEntity
{
    public Guid Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string Gender { get; set; }
}

接下来，我们需要通过EF Core来创建分库，将年龄在1-30岁之间的用户存储到UserWriteDb数据库中，将年龄在31-60岁之间的用户存储到UserReadDb数据库中。我们可以通过EF Core提供的分库策略来实现分库，如下所示：

public class UserDbContext : DbContext, IDbContext
{
    // 省略构造函数和接口实现部分

    protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
    {
        base.OnModelCreating(modelBuilder);
        modelBuilder.Entity<User>()
                    .ToTable("User")
                    .HasDiscriminator<int>("Age")
                    .HasValue<User>(1)
                    .HasValue<OldUser>(2)
                    .HasValue<AgedUser>(3);

        modelBuilder.Entity<OldUser>().ToTable("User", schema: "UserRead");
        modelBuilder.Entity<AgedUser>().ToTable("User", schema: "UserRead");
    }
}

在该代码中，我们使用了EF Core提供的HasDiscriminator方法来指定年龄字段作为分区字段，并分别指定了年龄在1-30岁之间的用户存储到“User”表中，年龄在31-40的用户存储到“UserRead.OldUser”表中，年龄在41-60的用户存储到“UserRead.AgedUser”表中。通过这些配置，我们就可以完成分库操作。

最后，我们同样需要创建一个IDbContextFactory来实现对UserDbContext的线程安全使用。

public class UserDbContextFactory : IDbContextFactory<UserDbContext>
{
    private readonly string _writeConnString;
    private readonly string _readConnString;

    public UserDbContextFactory(string writeConnString, string readConnString)
    {
        _writeConnString = writeConnString;
        _readConnString = readConnString;
    }

    public UserDbContext CreateDbContext()
    {
        return new UserDbContext(_writeConnString, _readConnString);
    }
}

在该类中，我们同样实现了IDbContextFactory接口中的CreateDbContext方法，以实现对UserDbContext的线程安全使用。

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