Ef Core

10.5. LINQ to Entities — запити до бази

Вступ: LINQ як мова запитів

У ADO.NET ви писали SQL-рядки вручну: SELECT * FROM Books WHERE Year > 2020 ORDER BY Title. У EF Core ви пишете LINQ — типізовані, компільовані запити мовою C#:

var books = context.Books
    .Where(b => b.Year > 2020)
    .OrderBy(b => b.Title)
    .ToList();

Обидва роблять одне й те саме — генерують SQL. Але LINQ дає compile-time safety (компілятор перевіряє імена властивостей), IntelliSense (автодоповнення) та абстракцію (один код працює з SQL Server, PostgreSQL, SQLite).

Але LINQ to Entities — це не LINQ to Objects. Відмінності фундаментальні, і їх нерозуміння — найчастіша причина проблем з продуктивністю.

Передумови: 10.4. CRUD-операції. Базове знання LINQ to Objects.

IQueryable vs IEnumerable

Фундаментальна різниця

Аспект	`IEnumerable<T>` (LINQ to Objects)	`IQueryable<T>` (LINQ to Entities)
Де виконується	В пам'яті (C#)	На сервері БД (SQL)
Що зберігає	Дані	Expression Tree (план запиту)
Коли виконується	Негайно при ітерації	Відкладено до матеріалізації
Фільтрація	У C#	У SQL (WHERE)
Сортування	У C#	У SQL (ORDER BY)
Pagination	У C# (потрібні всі дані)	У SQL (OFFSET/FETCH)

Loading diagram...

Deferred Execution (відкладене виконання)

LINQ-запит не виконується при створенні. Він виконується тільки при матеріалізації:

using var context = new LibraryContext();

// Це НЕ виконує SQL — лише будує Expression Tree
IQueryable<Book> query = context.Books
    .Where(b => b.Year > 2020)
    .OrderBy(b => b.Title);

Console.WriteLine("SQL ще не виконано!");

// Матеріалізація — ТЕПЕР виконується SQL
List<Book> result = query.ToList(); // ← SQL виконується тут

Console.WriteLine($"Знайдено: {result.Count}");

Методи, що викликають виконання (матеріалізація):

Метод	Що робить
`ToList()`	Завантажує всі результати
`ToArray()`	Те саме, але в масив
`First()` / `FirstOrDefault()`	Один елемент (TOP 1)
`Single()` / `SingleOrDefault()`	Один елемент, перевірка єдиності (TOP 2)
`Count()` / `LongCount()`	SQL COUNT
`Any()`	SQL EXISTS
`Sum()` / `Average()` / `Max()`	SQL агрегатні функції
`foreach`	Ітерація через DataReader

Як LINQ перетворюється на SQL

Expression Trees

Коли ви пишете context.Books.Where(b => b.Year > 2020), C# не компілює лямбду в звичайний делегат. Замість цього він створює Expression Tree — структуру даних, що описує лямбду:

// Це делегат (LINQ to Objects) — компільований код
Func<Book, bool> func = b => b.Year > 2020;

// Це Expression Tree (LINQ to Entities) — дані про код
Expression<Func<Book, bool>> expr = b => b.Year > 2020;
// expr каже: "Порівняти властивість Year зі значенням 2020 оператором >"

EF Core аналізує Expression Tree та генерує еквівалентний SQL.

Основні операції

Filtering (WHERE)

// Прості умови
var available = context.Books
    .Where(b => b.IsAvailable)
    .ToList();
// SQL: SELECT ... FROM Books WHERE IsAvailable = 1

// Кілька умов
var filtered = context.Books
    .Where(b => b.Year > 2010 && b.IsAvailable && b.Author.Contains("Мартін"))
    .ToList();
// SQL: SELECT ... FROM Books
//      WHERE Year > 2010 AND IsAvailable = 1 AND Author LIKE N'%Мартін%'

// Пошук по рядку
var search = context.Books
    .Where(b => b.Title.StartsWith("Clean"))
    .ToList();
// SQL: WHERE Title LIKE N'Clean%'

var searchEnd = context.Books
    .Where(b => b.Title.EndsWith("Code"))
    .ToList();
// SQL: WHERE Title LIKE N'%Code'

// EF.Functions для SQL-специфічних операцій
var like = context.Books
    .Where(b => EF.Functions.Like(b.Title, "%clean%code%"))
    .ToList();
// SQL: WHERE Title LIKE N'%clean%code%'

Projection (SELECT)

Проєкція — вибір тільки потрібних стовпців замість SELECT *:

// Анонімний тип — тільки потрібні стовпці
var titles = context.Books
    .Where(b => b.IsAvailable)
    .Select(b => new { b.Title, b.Author })
    .ToList();
// SQL: SELECT Title, Author FROM Books WHERE IsAvailable = 1
// НЕ завантажує Id, Year, Isbn, IsAvailable → менше трафіку

// DTO (Data Transfer Object)
public record BookDto(string Title, string Author, int Year);

var dtos = context.Books
    .Select(b => new BookDto(b.Title, b.Author, b.Year))
    .ToList();
// SQL: SELECT Title, Author, Year FROM Books

// Обчислюване поле
var summaries = context.Books
    .Select(b => new
    {
        Info = b.Title + " (" + b.Author + ")",
        IsOld = b.Year < 2000
    })
    .ToList();

Правило продуктивності: Якщо вам потрібні лише 2-3 поля з таблиці у 20 стовпців — використовуйте Select. Це значно зменшує обсяг даних, що передаються з бази.

Sorting (ORDER BY)

// Просте сортування
var byYear = context.Books
    .OrderBy(b => b.Year)
    .ToList();
// SQL: SELECT ... FROM Books ORDER BY Year

// Зворотне
var byYearDesc = context.Books
    .OrderByDescending(b => b.Year)
    .ToList();
// SQL: ORDER BY Year DESC

// Складене сортування
var complex = context.Books
    .OrderBy(b => b.Author)
    .ThenByDescending(b => b.Year)
    .ToList();
// SQL: ORDER BY Author, Year DESC

Pagination (OFFSET/FETCH)

int pageNumber = 2;
int pageSize = 10;

var page = context.Books
    .OrderBy(b => b.Title)
    .Skip((pageNumber - 1) * pageSize)  // OFFSET
    .Take(pageSize)                      // FETCH NEXT
    .ToList();
// SQL: SELECT ... FROM Books ORDER BY Title
//      OFFSET 10 ROWS FETCH NEXT 10 ROWS ONLY

Grouping (GROUP BY)

// Кількість книг за автором
var authorStats = context.Books
    .GroupBy(b => b.Author)
    .Select(g => new
    {
        Author = g.Key,
        BookCount = g.Count(),
        LatestYear = g.Max(b => b.Year)
    })
    .OrderByDescending(x => x.BookCount)
    .ToList();
// SQL: SELECT Author, COUNT(*) AS BookCount, MAX(Year) AS LatestYear
//      FROM Books GROUP BY Author ORDER BY COUNT(*) DESC

Aggregation

// Прості агрегації
int totalBooks = context.Books.Count();
int availableCount = context.Books.Count(b => b.IsAvailable);
int maxYear = context.Books.Max(b => b.Year);
double avgYear = context.Books.Average(b => b.Year);
bool anyOld = context.Books.Any(b => b.Year < 1990);

// Кожен виклик — окремий SQL SELECT
// COUNT(*), MAX(Year), AVG(Year), EXISTS(...)

Client vs Server Evaluation

Проблема

Не кожен C#-вираз можна перекласти на SQL. Коли EF Core не може перекласти — він або кидає виняток, або виконує частину запиту в пам'яті:

// ✅ Серверна evaluation (транслюється в SQL)
var good = context.Books
    .Where(b => b.Year > 2020)
    .ToList();
// SQL: SELECT ... WHERE Year > 2020

// ❌ Клієнтська evaluation — EF Core кине виняток!
var bad = context.Books
    .Where(b => FormatTitle(b.Title).Contains("clean"))  // FormatTitle — C# метод!
    .ToList();
// InvalidOperationException: FormatTitle не може бути переведений у SQL

string FormatTitle(string title) => title.ToLower().Trim();

Правило

EF Core 3.0+ суворо ставиться до client evaluation: якщо вираз у Where, OrderBy, Select (до матеріалізації) не може бути переведений у SQL — виняток.

Фільтрація в пам'яті — тільки після матеріалізації:

// ✅ Правильно: фільтрація в SQL, потім обробка в C#
var result = context.Books
    .Where(b => b.Year > 2020)     // SQL WHERE
    .AsEnumerable()                 // ← Порог: все після — в пам'яті
    .Where(b => FormatTitle(b.Title).Contains("clean"))  // C# фільтрація
    .ToList();

// ✅ Або через Select + ToList:
var result2 = context.Books
    .Where(b => b.Year > 2020)     // SQL WHERE
    .ToList()                       // Матеріалізація
    .Where(b => FormatTitle(b.Title).Contains("clean"))  // LINQ to Objects
    .ToList();

Будьте обережні з AsEnumerable() та ToList() посеред запиту. Після них усі дані завантажуються в пам'ять. Якщо таблиця має мільйон рядків — ви завантажите їх усі.

Compiled Queries

Для запитів, що виконуються часто (hot paths), EF Core може скомпілювати Expression Tree заздалегідь:

// Звичайний запит — Expression Tree парситься КОЖЕН виклик
var book = context.Books.FirstOrDefault(b => b.Isbn == isbn);

// Compiled Query — Expression Tree парситься ОДИН раз
private static readonly Func<LibraryContext, string, Book?> GetByIsbn =
    EF.CompileQuery((LibraryContext ctx, string isbn) =>
        ctx.Books.FirstOrDefault(b => b.Isbn == isbn));

// Використання — без overhead парсингу Expression Tree
var book = GetByIsbn(context, "978-0132350884");