4.10. ORM

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВВ РАЗРАБОТКЕ

Разработчику Аналитику Тестировщику
Архитектору Инженеру

ORM

Основные понятия

★ ORM – это программный подход или инструмент, который позволяет преобразовывать данные между объектной моделью программы (объекты, классы) и реляционной моделью базы данных (таблицы, строки, столбцы).

★ Объектная модель - в ООП данные представлены в виде объектов, которые имеют свойства (атрибуты) и поведение (методы).

★ Реляционная модель - в реляционных базах данных, данные хранятся в таблицах, где строки представляют записи, а столбцы - атрибуты.

Задача ORM - вывести формулу:

Объектная модель - Реляционная модель.

ORM выступает как переводчик между этими двумя парадигмами, позволяя программисту работать с базой данных через объекты, а не напрямую через SQL-запросы.

ORM предоставляет уровень абстракции, который скрывает сложности работы с базой данных. Это означает, что программист может сосредоточиться на логике приложения, а не на деталях взаимодействия с БД.

Абстракция ORM

★ Как работает абстракция ORM?

Классы как таблицы:
- каждый класс в программе соответствует таблице в базе данных;
- свойства класса соответствуют столбцам таблицы.
Объекты как строки:
- экземпляр класса (объект) представляет собой строку в таблице;
- значения свойств объекта соответствуют значениям в ячейках строки.
Методы для операций с данными. ORM предоставляет готовые методы для выполнения CRUD-операций (Create, Read, Update, Delete), которые автоматически преобразуются в SQL-запросы.
Отношения между объектами. Базы не просто называются реляционными - важна связь. И ORM поддерживает отношения между объектами (например, один-ко-многим, многие-к-другим), которые отражаются в связях между таблицами в базе данных.

Пример абстракции.

Прямой SQL-запрос был бы таким:

SELECT * FROM Users WHERE Age > 30

Абстракция в C#, через LINQ-синтаксис (позже изучим):

var users = (from user in dbContext.Users
             where user.Age > 30
             select user).ToList();

А если использовать Entity Framework (прокаченную ORM на C#), то:

var users = dbContext.Users.Where(user => user.Age > 30).ToList();

Конечно, мы ещё не изучали особенности языка C#, но здесь важно понять следующее при разборе примеров:

dbContext.Users — это DbSet<User>, представляющий таблицу Users в БД.
.Where(...) — метод LINQ, который преобразуется в SQL-условие WHERE под капотом.
user => user.Age > 30 — лямбда-выражение, заменяющее условие WHERE Age > 30 (анонимная функция, которая фильтрует записи);
.ToList() – материализует запрос (выполняет SQL и возвращает список объектов).

Таким образом, если приводить соответствие:

Абстракция в ORM (C#)	Эквивалент в SQL БД
Класс `Users`	Таблица `Users`
Свойства класса `Users` (Id, Name, Age)	Столбцы таблицы `Users` (Id, Name, Age)
`dbContext.Users`	`SELECT * FROM Users`
.Where(user => user.Age > 30)	`WHERE Age > 30`
`.Select(user => user.Name)`	`SELECT Name FROM Users`
`users.ToList()`	Выполнение запроса (`Execute`)
Переменная `users`	Результат запроса SQL
Методы `Where`, `From`, `Select`	Ключевые слова `WHERE`, `FROM`, `SELECT`
Объект user (экземпляр класса)	Запись (строка) в таблице

Следовательно, в базе данных есть таблица Users:

Id	Name	Address	Email
1	Иван Петров	ул. Ленина, 10	ivan@mail.ru

Представим, что создавалась она так:

CREATE TABLE Users (
    Id INT PRIMARY KEY IDENTITY(1,1),  -- Автоинкрементный первичный ключ
    Name NVARCHAR(100) NOT NULL,       -- Имя пользователя
    Address NVARCHAR(200) NULL,        -- Адрес (может быть NULL)
    Email NVARCHAR(100) NOT NULL       -- Email (уникальный)
);

В коде мы бы создали класс User, со следующим содержимым:

[Table("Users")]
public class User
{
    [Key]                          // Указывает, что это первичный ключ
    [DatabaseGenerated(DatabaseGeneratedOption.Identity)]  // Автоинкремент
    public int Id { get; set; }

    [Required]                     // NOT NULL в БД
    [MaxLength(100)]               // Ограничение длины (NVARCHAR(100))
    public string Name { get; set; }

    [MaxLength(200)]               // NULL в БД (по умолчанию, если не Required)
    public string? Address { get; set; }  // "?" означает, что может быть null

    [Required]
    [MaxLength(100)]
    [EmailAddress]                 // Проверка формата email
    public string Email { get; set; }
}

По итогу мы получаем сопоставление:

C# (Класс User)	SQL (Таблица Users)
`public int Id`	`Id INT PRIMARY KEY`
`public string Name`	`Name NVARCHAR(100)`
`public string? Address`	`Address NVARCHAR(200) NULL`
`public string Email`	`Email NVARCHAR(100)`

В коде выше, конечно, добавили атрибуты вроде [Key], [Required] - они помогают ORM понять структуру БД. Но! Мы ещё не изучили C#, поэтому задача в вышеуказанном примере - на практике показать, что такое ORM.

Логическое представление

Вернёмся к теории.

ORM является логическим представлением, и позволяет работать с базой данных как с коллекцией объектов, а не как с набором таблиц. Как мы помним, это совсем разные структуры данных. ORM при этом скрывает детали реализации, и программисту не нужно знать, как именно организована структура базы данных (например, какие индексы используются или как выполняются запросы). ORM автоматически генерирует SQL-запросы на основе действий с объектами, что автоматизирует процесс.

Поэтому здесь работа идёт с объектами, а ORM сама заботится об SQL-запросах.

Реляционное представление подразумевает хранение данных в таблицах с чётко определённой схемой - строки и столбцы. ORM для реляционных БД преобразует таблицы в классы, строки в объекты, а столбцы в свойства объектов, а также поддерживает отношения между таблицами (например, внешние ключи) через связи между объектами.

Примеры ORM для реляционных БД:

Hibernate (Java)
Entity Framework (C#)
SQLAlchemy (Python)

Но это не значит, что для нереляционных БД отсутствует ORM.

В нереляционном представлении, данные хранятся в более гибком формате (документы JSON, графы, ключ-значение). И для них тоже используется ORM. ORM адаптируется к специфике нереляционных баз данных, вместо таблиц используются коллекции, а вместо строк - документы.

Примеры ORM для нереляционных БД:

Mongoose (для MongoDB)
ODM (Object Document Mapping) — аналог ORM для документоориентированных БД.

В чём отличие между реляционным и нереляционным представлением в ORM?

Характеристика	Реляционное представление	Нереляционное представление
Структура данных	Таблицы, строки, столбцы	Документы, ключ-значение, графы
Связи между данными	Через внешние ключи	Через ссылки или вложенные структуры
Гибкость схемы	Жесткая схема	Гибкая схема
Пример ORM	Hibernate, Entity Framework	Mongoose, ODM

ORM​

Основные понятия​

Абстракция ORM​

Логическое представление​

ORM

Основные понятия

Абстракция ORM

Логическое представление