今天和聽到同事們?cè)谟懻撘粋€(gè)關(guān)于使用EFCore時(shí)，為什么第一次查詢數(shù)據(jù)庫(kù)總是很慢的原因。我們?cè)诠ぷ髦薪?jīng)常使用EFCore進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，但發(fā)現(xiàn)每次第一次查詢都需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這給我們帶來了困擾。因此，我們聚在一起，探討了這個(gè)問題的原因和可能的解決方案。通過查詢相關(guān)資料，于是就有了這篇博客，現(xiàn)在分享給有需要的你。

EFCore首次使用緩慢

在使用Entity Framework Core（EF Core）時(shí)，首次查詢可能會(huì)比較慢，這是因?yàn)镋F Core需要進(jìn)行模型構(gòu)建、元數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)庫(kù)連接建立和查詢計(jì)劃生成等操作。那么有什么辦法可以解決這個(gè)問題呢，答案之一就是使用EF Core的預(yù)熱來處理問題。

什么是EF Core的預(yù)熱問題？

EF Core是一個(gè)輕量級(jí)、可擴(kuò)展的ORM（對(duì)象關(guān)系映射）框架，用于在.NET應(yīng)用程序中處理數(shù)據(jù)庫(kù)操作。在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，EF Core需要進(jìn)行一些初始化操作，如構(gòu)建模型、加載元數(shù)據(jù)和建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接等。這些操作會(huì)導(dǎo)致首次查詢的耗時(shí)增加，影響應(yīng)用程序的性能。當(dāng)使用Entity Framework Core（EF Core）進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作時(shí)，會(huì)涉及以下幾個(gè)操作：

• 模型構(gòu)建（Model Building）：在使用EF Core之前，需要定義領(lǐng)域模型（Domain Model），即表示數(shù)據(jù)庫(kù)表格的CLR對(duì)象?？梢允褂脤傩宰⒔?、Fluent API或?qū)崿F(xiàn)IEntityTypeConfiguration接口等方式來配置模型。在運(yùn)行時(shí)，EF Core會(huì)根據(jù)模型定義生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)。
• 元數(shù)據(jù)加載（Metadata Loading）：EF Core通過反射和模型構(gòu)建過程中的元數(shù)據(jù)提供程序來加載模型的元數(shù)據(jù)。這些元數(shù)據(jù)包括實(shí)體類型的屬性、關(guān)系、索引等信息。在第一次創(chuàng)建DbContext實(shí)例時(shí)，EF Core會(huì)從模型構(gòu)建器中加載元數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)庫(kù)連接建立（Database Connection Establishment）：當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作時(shí)，EF Core會(huì)根據(jù)配置連接字符串（Connection String）建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。連接字符串包含數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的地址、身份驗(yàn)證方式、數(shù)據(jù)庫(kù)名稱等信息。EF Core會(huì)根據(jù)連接字符串選擇合適的數(shù)據(jù)庫(kù)提供程序來建立連接。
• 查詢計(jì)劃生成（Query Plan Generation）：當(dāng)執(zhí)行查詢操作時(shí)，EF Core會(huì)將LINQ查詢表達(dá)式或查詢方法轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的SQL查詢語(yǔ)句。這個(gè)過程稱為查詢翻譯（Query Translation）。EF Core會(huì)根據(jù)查詢表達(dá)式和模型的元數(shù)據(jù)生成查詢計(jì)劃，包括選擇合適的表格、列、關(guān)聯(lián)以及執(zhí)行順序等。

上述的操作都是在第一次進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢時(shí)執(zhí)行的，因此首次查詢可能會(huì)比較慢。這是因?yàn)镋F Core需要進(jìn)行模型構(gòu)建、元數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)庫(kù)連接建立和查詢計(jì)劃生成等操作。為了優(yōu)化應(yīng)用程序的性能，可以采取預(yù)熱操作，提前執(zhí)行這些操作，從而減少首次查詢的耗時(shí)。

預(yù)熱EF Core的解決方案

為了解決EF Core的預(yù)熱問題，我們可以采取以下措施來優(yōu)化應(yīng)用程序的性能：

1. 顯式調(diào)用EnsureCreated方法

在EF Core 3.0及更高版本中，可以通過顯式調(diào)用EnsureCreated方法來預(yù)先構(gòu)建模型并加載元數(shù)據(jù)。這樣，在第一次查詢時(shí)，EF Core就不需要再執(zhí)行這些操作，從而減少查詢的耗時(shí)。示例代碼如下：

using (var context = new MyDbContext())
{
    context.Database.EnsureCreated();
}

2. 執(zhí)行遷移操作

如果應(yīng)用程序使用了EF Core的遷移功能，我們可以在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行遷移操作。這可以通過調(diào)用Database.Migrate方法來實(shí)現(xiàn)。該方法會(huì)執(zhí)行所有的遷移操作，并初始化數(shù)據(jù)庫(kù)中的表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)。示例代碼如下：

using (var context = new MyDbContext())
{
    context.Database.Migrate();
}

3. 預(yù)熱連接池

EF Core使用連接池來管理數(shù)據(jù)庫(kù)連接。在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，我們可以預(yù)先創(chuàng)建和配置一組數(shù)據(jù)庫(kù)連接，以減少首次查詢時(shí)連接建立的時(shí)間。這可以通過設(shè)置連接池的MinPoolSize屬性和調(diào)用連接的Open方法來實(shí)現(xiàn)。示例代碼如下：

var connectionString = "Server=(localdb)\\mssqllocaldb;Database=MyDatabase;Trusted_Connection=True;";
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    var connection = new SqlConnection(connectionString);
    connection.Open();
    connection.Close();
}

測(cè)試預(yù)熱與不預(yù)熱的對(duì)比

為了驗(yàn)證預(yù)熱操作對(duì)EF Core性能的影響，我們可以編寫測(cè)試代碼來比較預(yù)熱與不預(yù)熱的情況下的查詢執(zhí)行時(shí)間。具體步驟如下：

• 創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試應(yīng)用程序，包含一個(gè)使用EF Core的查詢操作。
• 在應(yīng)用程序的入口點(diǎn)處，分別添加預(yù)熱操作和不預(yù)熱操作的代碼。
• 編寫測(cè)試方法，分別對(duì)應(yīng)預(yù)熱和不預(yù)熱的情況。在每個(gè)測(cè)試方法中，創(chuàng)建一個(gè)新的DbContext實(shí)例，并執(zhí)行相同的查詢操作。
• 使用Stopwatch類來測(cè)量每個(gè)測(cè)試方法的執(zhí)行時(shí)間，并比較兩者之間的差異。

通過以上步驟，我們可以得出預(yù)熱與不預(yù)熱的情況下查詢執(zhí)行時(shí)間的對(duì)比結(jié)果，從而判斷預(yù)熱操作對(duì)EF Core性能的影響。

示例代碼

1.初始化數(shù)據(jù)庫(kù)，寫入10萬(wàn)條數(shù)據(jù)

using System;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;

namespace EFCoreWarmup
{
    // 定義實(shí)體類
    public class User
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
    }

    // 定義數(shù)據(jù)庫(kù)上下文
    public class AppDbContext : DbContext
    {
        protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
        {
            string connectionString = "Data Source=mydb.db";
            optionsBuilder.UseSqlite(connectionString);
        }

        public DbSet<User> Users { get; set; }
    }

    class Program
    {
        // 初始化并添加10萬(wàn)條記錄
	    static void InitializeAndAddRecords(AppDbContext context)
	    {
	        const int recordsToAdd = 100000;
	        for (int i = 1; i <= recordsToAdd; i++)
	        {
	            context.Users.Add(new User { Name = $"User_{i}" });
	            
	            // 每1000條保存一次以提高效率
	            if (i % 1000 == 0)
	            {
	                context.SaveChanges();
	                context.Dispose();
	                context = new AppDbContext(); // 重新創(chuàng)建上下文以確保內(nèi)存管理
	            }
                Console.WriteLine(i);
	        }
	    }

        static void Main(string[] args)
        {
           using(var db = new AppDbContext())
           {
             db.Database.EnsureCreated();
             InitializeAndAddRecords(db); 
           }
        }
    }
}

2.預(yù)熱前的執(zhí)行查詢

/// <summary>
        /// 測(cè)試預(yù)熱前執(zhí)行查詢
        /// </summary>
        static void TestEfCoreWithoutWarmup()
        {
            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
            using (var context = new AppDbContext())
            {
                var users = context.Users.ToList().Take(100);
            }
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine($"預(yù)熱前執(zhí)行時(shí)間: {stopwatch.ElapsedMilliseconds} ms");
        }
        static void Main(string[] args)
        {
           TestEfCoreWithoutWarmup();
        }

運(yùn)行結(jié)果：

3.預(yù)熱后的執(zhí)行查詢

/// <summary>
        /// 測(cè)試預(yù)熱后執(zhí)行查詢
        /// </summary>
        static void TestEfCoreWithWarmup()
        {
            var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
            using (var context = new AppDbContext())
            {
                var users = context.Users.ToList();
            }
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine($"預(yù)熱后執(zhí)行時(shí)間: {stopwatch.ElapsedMilliseconds} ms");
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            // 執(zhí)行預(yù)熱
            using (var context = new AppDbContext())
            {
                context.Database.EnsureCreated();
            }
            TestEfCoreWithWarmup();
        }

運(yùn)行結(jié)果：

運(yùn)行結(jié)果對(duì)比

預(yù)熱前后的對(duì)比，有接近1.2s的差距。由此可見預(yù)熱的情況，在一定程度上提高了首次執(zhí)行的效率。

EF Core 預(yù)熱處理的優(yōu)化技巧

提前執(zhí)行一些查詢操作，以便 EF Core 可以緩存查詢計(jì)劃、連接到數(shù)據(jù)庫(kù)并建立連接池等資源，下面是一些 EF Core 預(yù)熱處理的優(yōu)化技巧：

• 在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行預(yù)熱處理：在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，執(zhí)行一些常見的查詢操作，以便 EF Core 可以緩存查詢計(jì)劃并建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接池。這樣，在后續(xù)的請(qǐng)求中，EF Core 就可以直接使用已經(jīng)建立好的連接和查詢計(jì)劃，提高性能和響應(yīng)速度。
• 使用后臺(tái)任務(wù)進(jìn)行預(yù)熱處理：可以將預(yù)熱處理操作放在一個(gè)后臺(tái)任務(wù)中，以避免應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)的阻塞。例如，可以使用 .NET Core 中的 Hosted Service 或者定時(shí)任務(wù)庫(kù)（如 Hangfire）來執(zhí)行預(yù)熱處理。
• 選擇適當(dāng)?shù)牟樵冞M(jìn)行預(yù)熱處理：根據(jù)應(yīng)用程序的需求，選擇一些常用的查詢進(jìn)行預(yù)熱處理。這些查詢通常是應(yīng)用程序中頻繁執(zhí)行的查詢，可以幫助 EF Core 建立查詢計(jì)劃并緩存結(jié)果，從而提高性能。
• 注意預(yù)熱處理的時(shí)機(jī)和頻率：預(yù)熱處理不應(yīng)該過于頻繁，否則可能會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)造成額外的負(fù)擔(dān)。根據(jù)應(yīng)用程序的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)庫(kù)的性能，選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)和頻率進(jìn)行預(yù)熱處理。
• 監(jiān)控和調(diào)整預(yù)熱處理的效果：在進(jìn)行預(yù)熱處理后，監(jiān)控應(yīng)用程序的性能和響應(yīng)速度變化。如果發(fā)現(xiàn)預(yù)熱處理沒有達(dá)到預(yù)期的效果，可以考慮調(diào)整預(yù)熱處理的查詢內(nèi)容或者時(shí)機(jī)。

總結(jié)

EF Core的預(yù)熱問題是由于模型構(gòu)建、元數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)庫(kù)連接建立和查詢計(jì)劃生成等操作導(dǎo)致的。為了提高應(yīng)用程序的性能，我們可以采取上述解決方案來優(yōu)化EF Core的預(yù)熱問題。通過顯式調(diào)用EnsureCreated方法、執(zhí)行遷移操作和預(yù)熱連接池，我們可以減少首次查詢的耗時(shí)，并提升應(yīng)用程序的性能。

希望本文對(duì)你理解和解決EF Core的預(yù)熱問題有所幫助！