洪势 发表于 2025-6-29 20:47:35

【EF Core】DbContext是如何识别出实体集合的

在开始之前说明一下,你不要指望阅读完本文后会得到光,就算得到光你也未必能变成迪迦。本文老周仅介绍原理,可以给部分大伙伴们解惑。
咱们都知道,在派生 DbContext 类时,集体类的集合用 DbSet 表示,而咱们最常用的方法是在 DbContext 的派生类中公开 DbSet 属性。但在实例化 DbContext 后,我们并未给这些属性赋值,就能查询数据了,那么,DbContext 类(包括其子类)是如何识别出这些公共属性并填充数据的?
好,主题已经打开,接下来老周就开始表演了。有大伙伴会说了:切,这个看看源码不就知道了。是的,但有些人天生懒啊,不想看,那老周帮你看。
首先,咱们要了解,DbContext 类是如何维护实体集合的?DbContext 类中有这么个字段声明:
private Dictionary<(Type Type, string? Name), object>? _sets;这行代码老周严重希望你能看懂,看不懂会很麻烦的哟。这是一个字典类型,没错吧。然后,Key是啥类型,Value是啥类型?
Key:是一个二元元组,第一项为 Type 对象,第二项为字符串对象。type 指的是实体类的 Type,name 指的是你为这个实体集合分配的名字。有伙伴会问,我怎么给它命名,DbSet 实例又不是我创建的?不急,请看下文;
Value:猜得出来,这是与实体集合相关的实例,DbSet,实际类型是内部类 InternalDbSet。这个后面咱们再说。
咱们先不去关心 DbSet 实例是怎么创建的(因为这里面要绕绕弯子),至少咱们知道:在DbContext上声明的实体集合是缓存到一个字典中的。而把集合实例添加到字典中的是一个名为 GetOrAddSet 的方法。注意该方法是显示实现了 IDbSetCache 接口的。看看这个接口的定义:
public interface IDbSetCache
{
   
    object GetOrAddSet(IDbSetSource source, Type type);

   
    object GetOrAddSet(
      IDbSetSource source,
      string entityTypeName,
       Type type);

   
    IEnumerable<object> GetSets();
}IDbSetSource 接口的实现者就是跟创建 DbSet 实例有关的,咱们先忽略它。把注意放那两个重载方法 GetOrAddSet 上,它的功能就是获取或者添加实体集合的引用。咱们看到,这两个重载的区别在:1、以Type为标识添加;2、以Type + name为标识添加。而 DbContext 类是显式实现了 IDbSetCache 接口的,即咱们上面提到过的,就是把 DbSet 实例存到那个名为 _sets 的字典中。
    object IDbSetCache.GetOrAddSet(
      IDbSetSource source,
       Type type)
    {
      CheckDisposed();

      _sets ??= [];

      if (!_sets.TryGetValue((type, null), out var set))
      {
            set = source.Create(this, type);
            <em><strong>_sets[(type, </strong></em><em><strong>null)] = set</strong></em><em><strong>;</strong></em>
            _cachedResettableServices = null;
      }

      return set;
    }


    object IDbSetCache.GetOrAddSet(
      IDbSetSource source,
      string entityTypeName,
       Type type)
    {
      CheckDisposed();

      _sets ??= [];

      if (!_sets.TryGetValue((type, entityTypeName), out var set))
      {
            set = source.Create(this, entityTypeName, type);
            <em><strong>_sets[(type, entityTypeName)] </strong></em><em><strong>= set</strong></em><em><strong>;</strong></em>
            _cachedResettableServices = null;
      }

      return set;
    }当添加的实体集合有名字时,字典的Key是由 type 和 entiyTypeName 组成;当集合不提供名字时,Key 就由 type 和 null 组成。
然后,DbContext 类公开一组重载方法,封装了 GetOrAddSet 方法的调用。
    public virtual DbSet<TEntity> Set< TEntity>()
      where TEntity : class
      => (DbSet<TEntity>)((IDbSetCache)this).<strong>GetOrAddSet(DbContextDependencies.SetSource, typeof</strong><strong>(TEntity))</strong>;


    public virtual DbSet<TEntity> Set< TEntity>(string name)
      where TEntity : class
      => (DbSet<TEntity>)((IDbSetCache)this).<strong>GetOrAddSet(DbContextDependencies.SetSource, name, typeof(TEntity))</strong>; 
根据这个逻辑,那么,咱们在继承 DbContext 类时,这样写也可以(假设实体类为 Student):
public class MyDbContext : DbContext
{
      public DbSet<Student> Students => Set<Student>();
      // 或者
      public DbSet<Student> Students => Set<Student>("stu");
}不过,咱们通常的写法是实体集合作为公共属性:
public class MyDbContext : DbContext
{
      public DbSet<Student> Students { get; set; }
}那 DbContext 类是怎么识别并调用 GetOrAddSet 方法的?
这就要用到另一个辅助—— IDbSetInitializer,其实现类为 DbSetInitializer。
public class DbSetInitializer : IDbSetInitializer
{
    private readonly IDbSetFinder _setFinder;
    private readonly IDbSetSource _setSource;

   
    public DbSetInitializer(
      IDbSetFinder setFinder,
      IDbSetSource setSource)
    {
      _setFinder = setFinder;
      _setSource = setSource;
    }

   
    public virtual void InitializeSets(DbContext context)
    {
      foreach (var <strong>setInfo in _setFinder.FindSets(context.GetType()).Where(p => p.Setter != null</strong><strong>)</strong>)
      {
            setInfo.Setter!.SetClrValueUsingContainingEntity(
                context,
                ((IDbSetCache)context).<strong>GetOrAddSet(_setSource, setInfo.Type))</strong>;
      }
    }
}这个 InitializeSets 方法就是在 DbContext 类的构造函数中调用的。
    public DbContext(DbContextOptions options)
    {
      ……
      
      ServiceProviderCache.Instance.GetOrAdd(options, providerRequired: false)
            <strong>.GetRequiredService</strong><strong><IDbSetInitializer></strong><strong>()
            .InitializeSets(</strong><strong>this</strong><strong>)</strong>;

      EntityFrameworkMetricsData.ReportDbContextInitializing();
    }由于各种辅助类型间有依赖关系,因此,EF Core 内部其实也使用了服务容器技术来自动实例化。咱们回到上面 InitializeSets 方法的实现代码上。从源代码中我们看到,其实完成从 DbContext 的公共属性识别 DbSet 这一功能的是名为 IDbSetFinder 的组件,它的内部实现类为 DbSetFinder。
public class DbSetFinder : IDbSetFinder
{
    private readonly ConcurrentDictionary<Type, IReadOnlyList<DbSetProperty>> _cache = new();

    public virtual IReadOnlyList<DbSetProperty> FindSets(Type contextType)
      => _cache.GetOrAdd(contextType, FindSetsNonCached);

    private static DbSetProperty[] FindSetsNonCached(Type contextType)
    {
      var factory = ClrPropertySetterFactory.Instance;

      return contextType.GetRuntimeProperties()
            <strong>.Where(
</strong>                <strong>p </strong><strong>=> !</strong><strong>&& !</strong><strong>&& p.DeclaringType != typeof</strong><strong>&&</strong><strong>&& p.PropertyType.GetGenericTypeDefinition() == typeof(DbSet<></strong><strong>))</strong>
            .OrderBy(p => p.Name)
            .Select(
                p => new DbSetProperty(
                  p.Name,
                  p.PropertyType.GenericTypeArguments.Single(),
                  p.SetMethod == null ? null : factory.Create(p)))
            .ToArray();
    }
}总结一下,就是在 DbContext 的派生类中查找符合以下条件的属性:
1、非静态属性;
2、不能是索引器;
3、属性是 DbSet 类型,并且有泛型参数(即实体类型);
4、外加一条,属性具有 set 访问器(这个条件是在 InitializeSets 方法的代码中,Where 方法筛选出来)。
 
到了这里,本文的主题就有了答案了:
DbContext 构造函数 --> IDbSetInitializer --> IDbSetFinder
还差一步,前面咱们说过,DbSet 实例是由 IDbSetSource 负责创建的,其内部实现类是 DbSetSource。
public class DbSetSource : IDbSetSource
{
    private static readonly MethodInfo GenericCreateSet
      = typeof(DbSetSource).GetTypeInfo().GetDeclaredMethod(nameof(CreateSetFactory))!;

    private readonly ConcurrentDictionary<(Type Type, string? Name), Func<DbContext, string?, object>> _cache = new();

    public virtual object Create(DbContext context, Type type)
      => CreateCore(context, type, null, GenericCreateSet);


    public virtual object Create(DbContext context, string name, Type type)
      => CreateCore(context, type, name, GenericCreateSet);

    private object CreateCore(DbContext context, Type type, string? name, MethodInfo createMethod)
      => _cache.GetOrAdd(
            (type, name),
            static (t, createMethod) => (Func<DbContext, string?, object>)createMethod
                .MakeGenericMethod(t.Type)
                .Invoke(null, null)!,
            createMethod)(context, name);

   
    private static Func<DbContext, string?, object> CreateSetFactory<TEntity>()
      where TEntity : class
      => <strong><em>(c, name) => new InternalDbSet<TEntity></em></strong><strong><em>(c, name)</em></strong>;
}所以,默认创建的 DbSet 实例其实是 InternalDbSet 类型。
所有的组件都是通过 EntityFrameworkServicesBuilder 类的相关方法来添加到服务容器中的。
    public virtual EntityFrameworkServicesBuilder TryAddCoreServices()
    {
      TryAdd<<strong>IDbSetFinder, DbSetFinder</strong>>();
      TryAdd<<strong>IDbSetInitializer, DbSetInitializer</strong>>();
      TryAdd<<strong>IDbSetSource, DbSetSource</strong>>();
      TryAdd<IEntityFinderSource, EntityFinderSource>();
      TryAdd<IEntityMaterializerSource, EntityMaterializerSource>();
      TryAdd<IProviderConventionSetBuilder, ProviderConventionSetBuilder>();
      TryAdd<IConventionSetBuilder, RuntimeConventionSetBuilder>();
      TryAdd<IModelCustomizer, ModelCustomizer>();
      TryAdd<IModelCacheKeyFactory, ModelCacheKeyFactory>();
      TryAdd<ILoggerFactory>(p => ScopedLoggerFactory.Create(p, null));
      TryAdd<IModelSource, ModelSource>();
      TryAdd<IModelRuntimeInitializer, ModelRuntimeInitializer>();
      TryAdd<IInternalEntityEntrySubscriber, InternalEntityEntrySubscriber>();
      TryAdd<IEntityEntryGraphIterator, EntityEntryGraphIterator>();
      TryAdd<IEntityGraphAttacher, EntityGraphAttacher>();
      TryAdd<IValueGeneratorCache, ValueGeneratorCache>();
      TryAdd<IKeyPropagator, KeyPropagator>();
      TryAdd<INavigationFixer, NavigationFixer>();
      TryAdd<ILocalViewListener, LocalViewListener>();
      TryAdd<IStateManager, StateManager>();
      TryAdd<IConcurrencyDetector, ConcurrencyDetector>();
      TryAdd<IInternalEntityEntryNotifier, InternalEntityEntryNotifier>();
      TryAdd<IValueGenerationManager, ValueGenerationManager>();
      TryAdd<IChangeTrackerFactory, ChangeTrackerFactory>();
      TryAdd<IChangeDetector, ChangeDetector>();
      TryAdd<IDbContextServices, DbContextServices>();
      TryAdd<IDbContextDependencies, DbContextDependencies>();
      TryAdd<IDatabaseFacadeDependencies, DatabaseFacadeDependencies>();
      TryAdd<IValueGeneratorSelector, ValueGeneratorSelector>();
      TryAdd<IModelValidator, ModelValidator>();
      TryAdd<IExecutionStrategyFactory, ExecutionStrategyFactory>();
      TryAdd(p => p.GetRequiredService<IExecutionStrategyFactory>().Create());
      TryAdd<ICompiledQueryCache, CompiledQueryCache>();
      TryAdd<IAsyncQueryProvider, EntityQueryProvider>();
      TryAdd<IQueryCompiler, QueryCompiler>();
      TryAdd<ICompiledQueryCacheKeyGenerator, CompiledQueryCacheKeyGenerator>();
      TryAdd<ISingletonOptionsInitializer, SingletonOptionsInitializer>();
      TryAdd(typeof(IDiagnosticsLogger<>), typeof(DiagnosticsLogger<>));
      TryAdd<IInterceptors, Interceptors>();
      TryAdd<IInterceptorAggregator, SaveChangesInterceptorAggregator>();
      TryAdd<IInterceptorAggregator, IdentityResolutionInterceptorAggregator>();
      TryAdd<IInterceptorAggregator, QueryExpressionInterceptorAggregator>();
      TryAdd<ILoggingOptions, LoggingOptions>();
      TryAdd<ICoreSingletonOptions, CoreSingletonOptions>();
      TryAdd<ISingletonOptions, ILoggingOptions>(p => p.GetRequiredService<ILoggingOptions>());
      TryAdd<ISingletonOptions, ICoreSingletonOptions>(p => p.GetRequiredService<ICoreSingletonOptions>());
      TryAdd(p => GetContextServices(p).Model);
      TryAdd<IDesignTimeModel>(p => new DesignTimeModel(GetContextServices(p)));
      TryAdd(p => GetContextServices(p).CurrentContext);
      TryAdd<IDbContextOptions>(p => GetContextServices(p).ContextOptions);
      TryAdd<IResettableService, ILazyLoaderFactory>(p => p.GetRequiredService<ILazyLoaderFactory>());
      TryAdd<IResettableService, IStateManager>(p => p.GetRequiredService<IStateManager>());
      TryAdd<IResettableService, IDbContextTransactionManager>(p => p.GetRequiredService<IDbContextTransactionManager>());
      TryAdd<IEvaluatableExpressionFilter, EvaluatableExpressionFilter>();
      TryAdd<IValueConverterSelector, ValueConverterSelector>();
      TryAdd<IConstructorBindingFactory, ConstructorBindingFactory>();
      TryAdd<ILazyLoaderFactory, LazyLoaderFactory>();
      TryAdd<ILazyLoader>(p => p.GetRequiredService<ILazyLoaderFactory>().Create());
      TryAdd<IParameterBindingFactories, ParameterBindingFactories>();
      TryAdd<IMemberClassifier, MemberClassifier>();
      TryAdd<IPropertyParameterBindingFactory, PropertyParameterBindingFactory>();
      TryAdd<IParameterBindingFactory, LazyLoaderParameterBindingFactory>();
      TryAdd<IParameterBindingFactory, ContextParameterBindingFactory>();
      TryAdd<IParameterBindingFactory, EntityTypeParameterBindingFactory>();
      TryAdd<IMemoryCache>(_ => new MemoryCache(new MemoryCacheOptions { SizeLimit = 10240 }));
      TryAdd<IUpdateAdapterFactory, UpdateAdapterFactory>();
      TryAdd<IQueryCompilationContextFactory, QueryCompilationContextFactory>();
      TryAdd<IQueryTranslationPreprocessorFactory, QueryTranslationPreprocessorFactory>();
      TryAdd<IQueryTranslationPostprocessorFactory, QueryTranslationPostprocessorFactory>();
      TryAdd<INavigationExpansionExtensibilityHelper, NavigationExpansionExtensibilityHelper>();
      TryAdd<IExceptionDetector, ExceptionDetector>();
      TryAdd<IAdHocMapper, AdHocMapper>();
      TryAdd<IJsonValueReaderWriterSource, JsonValueReaderWriterSource>();
      TryAdd<ILiftableConstantFactory, LiftableConstantFactory>();
      TryAdd<ILiftableConstantProcessor, LiftableConstantProcessor>();

      TryAdd(
            p => p.GetService<IDbContextOptions>()?.FindExtension<CoreOptionsExtension>()?.DbContextLogger
                ?? new NullDbContextLogger());

      // This has to be lazy to avoid creating instances that are not disposed
      ServiceCollectionMap
            .TryAddSingleton<DiagnosticSource>(_ => new DiagnosticListener(DbLoggerCategory.Name));

      ServiceCollectionMap.GetInfrastructure()
            .AddDependencySingleton<LazyLoaderParameterBindingFactoryDependencies>()
            .AddDependencySingleton<DatabaseProviderDependencies>()
            .AddDependencySingleton<ModelSourceDependencies>()
            .AddDependencySingleton<ValueGeneratorCacheDependencies>()
            .AddDependencySingleton<ModelValidatorDependencies>()
            .AddDependencySingleton<TypeMappingSourceDependencies>()
            .AddDependencySingleton<ModelCustomizerDependencies>()
            .AddDependencySingleton<ModelCacheKeyFactoryDependencies>()
            .AddDependencySingleton<ValueConverterSelectorDependencies>()
            .AddDependencySingleton<EntityMaterializerSourceDependencies>()
            .AddDependencySingleton<EvaluatableExpressionFilterDependencies>()
            .AddDependencySingleton<RuntimeModelDependencies>()
            .AddDependencySingleton<ModelRuntimeInitializerDependencies>()
            .AddDependencySingleton<NavigationExpansionExtensibilityHelperDependencies>()
            .AddDependencySingleton<JsonValueReaderWriterSourceDependencies>()
            .AddDependencySingleton<LiftableConstantExpressionDependencies>()
            .AddDependencyScoped<ProviderConventionSetBuilderDependencies>()
            .AddDependencyScoped<QueryCompilationContextDependencies>()
            .AddDependencyScoped<StateManagerDependencies>()
            .AddDependencyScoped<ExecutionStrategyDependencies>()
            .AddDependencyScoped<CompiledQueryCacheKeyGeneratorDependencies>()
            .AddDependencyScoped<QueryContextDependencies>()
            .AddDependencyScoped<QueryableMethodTranslatingExpressionVisitorDependencies>()
            .AddDependencyScoped<QueryTranslationPreprocessorDependencies>()
            .AddDependencyScoped<QueryTranslationPostprocessorDependencies>()
            .AddDependencyScoped<ShapedQueryCompilingExpressionVisitorDependencies>()
            .AddDependencyScoped<ValueGeneratorSelectorDependencies>()
            .AddDependencyScoped<DatabaseDependencies>()
            .AddDependencyScoped<ModelDependencies>()
            .AddDependencyScoped<ModelCreationDependencies>()
            .AddDependencyScoped();

      ServiceCollectionMap.TryAddSingleton<IRegisteredServices>(
            new RegisteredServices(ServiceCollectionMap.ServiceCollection.Select(s => s.ServiceType)));

      return this;
    } 
DbContext 对象在初始化时只是查找实体集合,此时还没有任何查询被执行。当咱们要访问实体数据时,DbSet 会把查询任务交给 IAsyncQueryProvider 接口的实现类去处理,它的内部实现类是 EntityQueryProvider。
EntityQueryProvider 内部基于 LINQ 生成表达式树,表达式树传递给 IQueryCompiler 去编译并运行。IQueryCompiler 接口有个内部实现类叫 QueryCompiler。
后面就一路往下传递到数据库层,执行生成的SQL。当然这里头还包含很多复杂的组件,此处咱们就不继续挖,否则要挖到明天早上。
 
本文老周只讲述了和 DbContext 类添加实体集合相关的组件,其他组件等后面说到相关内容再介绍。咱们总不能一口气把整个框架都说一遍的,太复杂了。
 

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