یکی از چالش‌هایی که در طراحی زیرساخت برای Domain هایی که تعداد زیادی عملیات CRUD را در back office سیستم خود دارند، داشتن مکانیزمی برای ذخیره سازی اطلاعات Master-Detail یا چه بسا Master-Detail-DetailOfDetail می‌باشد. در ادامه نحوه برخورد با چنین سناریوهایی را در EF Core و همچنین با استفاده از AutoMapper و FluentValidation بررسی خواهیم کرد.

موجودیت‌های فرضی

public abstract class Entity : IHaveTrackingState
{
    public long Id { get; set; }
    [NotMapped] public TrackingState TrackingState { get; set; }
}

public class Master : Entity
{
    public string Title { get; set; }
    public ICollection<Detail> Details { get; set; }
}

public class Detail : Entity
{
    public string Title { get; set; }

    public ICollection<DetailOfDetail> Details { get; set; }
    public Master Master { get; set; }
    public long MasterId { get; set; }
}

public class DetailOfDetail : Entity
{
    public string Title { get; set; }
    public Detail Detail { get; set; }
    public long DetailId { get; set; }
}

DbContext برنامه

public class ProjectDbContext : DbContext
{
    public DbSet<Master> Masters { get; set; }

    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        base.OnConfiguring(optionsBuilder);

        optionsBuilder.UseInMemoryDatabase("SharedDatabaseName");
    }
}

public interface IHaveTrackingState
{
    TrackingState TrackingState { get; set; }
    //ICollection<string> ModifiedProperties { get; set; }
}

public enum TrackingState
{
    Unchanged = 0,
    Added = 1,
    Modified = 2,
    Deleted = 3
}

با استفاده از پراپرتی TrackingState بالا، امکان مشخص کردن صریح State رکورد ارسالی توسط کلاینت مهیا می‌شود. قبلا نیز مطلبی در راستای STE یا همان Self-Tracking Entity تهیه شده است؛ و همچنین نظرات ارسالی این مطلب نیز می‌تواند مفید واقع شود. 

DTO‌های متناظر با موجودیت‌های فرضی

public abstract class Model : IHaveTrackingState
{
    public long Id { get; set; }
    public TrackingState TrackingState { get; set; }
}

public class MasterModel : Model
{
    public string Title { get; set; }
    public ICollection<DetailModel> Details { get; set; }
}

public class DetailModel : Model
{
    public string Title { get; set; }
    public ICollection<DetailOfDetailModel> Details { get; set; }
}

public class DetailOfDetailModel : Model
{
    public string Title { get; set; }
}

Mapper.Initialize(expression =>
{
    expression.CreateMap<MasterModel, Master>(MemberList.None).ReverseMap();
    expression.CreateMap<DetailModel, Detail>(MemberList.None).ReverseMap();
    expression.CreateMap<DetailOfDetailModel, DetailOfDetail>(MemberList.None).ReverseMap();
});

تهیه داده ارسالی فرضی توسط کلاینت

var masterModel = new MasterModel
    {
        Title = "Master-Title",
        TrackingState = TrackingState.Added,
        Details = new List<DetailModel>
        {
            new DetailModel
            {
                Title = "Detail-Title",
                TrackingState = TrackingState.Added,
                Details = new List<DetailOfDetailModel>
                {
                    new DetailOfDetailModel
                    {
                        Title = "DetailOfDetail-Title",
                        TrackingState = TrackingState.Added,
                    }
                }
            }
        }
    };

ذخیره سازی اطلاعات

در EF Core، متد جدید context.ChangeTracker.TrackGraph برای به روز رسانی وضعیت یک گراف از اشیاء مشابه به اطلاعات ارسالی ذکر شده در بالا، اضافه شده است. این مکانیزم مفهوم کاملا جدیدی در EF Core می‌باشد که امکان کنترل نهایی برروی اشیایی را که قرار است توسط Context ردیابی شوند، مهیا می‌کند. با پیمایش یک گراف، امکان اجرای عملیات مورد نظر شما را برروی تک تک اشیاء، مهیا می‌سازد. 

using (var context = new ProjectDbContext())
{
    Console.WriteLine("################ Create Master and Details and DetailsOfDetail ##################");
    Print(masterModel);

    var masterEntity = Mapper.Map<Master>(masterModel);

    context.ChangeTracker.TrackGraph(
        masterEntity,
        n =>
        {
            var entity = (IHaveTrackingState) n.Entry.Entity;
            n.Entry.State = entity.TrackingState.ToEntityState();
        });

    context.SaveChanges();
}

public static class TrackingStateExtensions
{
    public static EntityState ToEntityState(this TrackingState trackingState)
    {
        switch (trackingState)
        {
            case TrackingState.Added:
                return EntityState.Added;

            case TrackingState.Modified:
                return EntityState.Modified;

            case TrackingState.Deleted:
                return EntityState.Deleted;

            case TrackingState.Unchanged:
                return EntityState.Unchanged;

            default:
                return EntityState.Unchanged;
        }
    }

    public static TrackingState ToTrackingState(this EntityState state)
    {
        switch (state)
        {
            case EntityState.Added:
                return TrackingState.Added;

            case EntityState.Modified:
                return TrackingState.Modified;

            case EntityState.Deleted:
                return TrackingState.Deleted;

            case EntityState.Unchanged:
                return TrackingState.Unchanged;

            default:
                return TrackingState.Unchanged;
        }
    }
}

//GetForEditAsync
var masterModel = context.Masters
    .ProjectTo<MasterModel>()
    .AsNoTracking().Single(a => a.Id == 1);

//Client
var detail1 = masterModel.Details.First();
detail1.Title = "Details-EditedTitle";
detail1.TrackingState = TrackingState.Modified;

foreach (var detail in detail1.Details)
{
    detail.TrackingState = TrackingState.Deleted;
    //detail.Title = "DetailOfDetails-EditedTitle";
}

متدی تحت عنوان GetForEditAsync که یک MasterModel را بازگشت می‌دهد، در نظر بگیرید؛ کلاینت از طریق API، این Object Graph را دریافت می‌کند و تغییرات خود را اعمال کرده و همانطور که مشخص می‌باشد به دلیل اینکه تنظیمات نگاشت بین Detail و DetailModel در ابتدای بحث نیز انجام شده است، این بار دیگر نیاز به استفاده از متد Include نمی‌باشد و این عملیات توسط متد ProjectTo خودکار می‌باشد. در نهایت داده ارسالی توسط کلاینت را دریافت کرده و به شکل زیر عملیات به روز رسانی انجام می‌شود:

using (var context = new ProjectDbContext())
{
    Console.WriteLine(
        "################ Unchanged Master and Modified Details and Deleted DetailsOfDetail ##################");
    Print(masterModel);

    var masterEntity = Mapper.Map<Master>(masterModel);

    context.ChangeTracker.TrackGraph(
        masterEntity,
        n =>
        {
            var entity = (IHaveTrackingState) n.Entry.Entity;
            n.Entry.State = entity.TrackingState.ToEntityState();
        });

    context.SaveChanges();
}

public class MasterValidator : AbstractValidator<MasterModel>
{
    public MasterValidator()
    {
        RuleFor(a => a.Title).NotEmpty();
        RuleForEach(a => a.Details).SetValidator(new DetailValidator());
    }
}

public class DetailValidator : AbstractValidator<DetailModel>
{
    public DetailValidator()
    {
        RuleFor(a => a.Title).NotEmpty();
        RuleForEach(a => a.Details).SetValidator(new DetailOfDetailValidator());
    }
}

public class DetailOfDetailValidator : AbstractValidator<DetailOfDetailModel>
{
    public DetailOfDetailValidator()
    {
        RuleFor(a => a.Title).NotEmpty();
    }
}

مطالب پیشین مرتبط با لوسین را در اینجا می‌توانید پیگیری کنید. آخرین نگارش آن که تا این تاریخ، 4.8 بتا است، با ‌دات‌نت(Core) سازگار است و روش برپایی آغازین آن ... تغییرات قابل توجهی داشته‌است که خلاصه‌ی آن‌ها را در این مطلب بررسی خواهیم کرد.

1) بسته‌های جدید مورد نیاز

برای کار با لوسین جدید، نیاز است حداقل سه‌بسته‌ی زیر را نصب کنیم تا به امکانات پایه‌ای و کوئری گیری‌های پیشرفته‌ی آن دسترسی داشته باشیم:

<PackageReference Include="Lucene.Net" Version="4.8.0-beta00016"/>
<PackageReference Include="Lucene.Net.Analysis.Common" Version="4.8.0-beta00016"/>
<PackageReference Include="Lucene.Net.QueryParser" Version="4.8.0-beta00016"/>

2) تهیه نگاشت‌های لازم

فرض کنید شیء اصلی ما چنین ساختاری را دارد:

public class WhatsNewItemModel
{
    public required int Id { set; get; }

    public required string OriginalTitle { set; get; }
}

مرحله‌ی بعد کار با لوسین، تبدیل اشیاء سفارشی خود به شیء Document لوسین و برعکس است. به همین جهت به دو مپر برای این کارها نیاز است:

الف) نگاشت‌گر یک شیء سفارشی، به شیء Document

public static class LuceneDocumentMapper
{
    public static Document MapToLuceneDocument(this WhatsNewItemModel post)
    {
        ArgumentNullException.ThrowIfNull(post);

        return
        [
            new TextField(nameof(WhatsNewItemModel.OriginalTitle), post.OriginalTitle, Field.Store.YES),

            // Document StringField instances are sort of keywords, they are not analyzed, they indexed as is (in its original case).
            new StringField(nameof(WhatsNewItemModel.Id), post.Id.ToString(CultureInfo.InvariantCulture),
                Field.Store.YES),
        ];
    }
}

در اینجا یک متدالحاقی را تهیه کرده‌ایم تا شیءای از نوع WhatsNewItemModel ما را به یک شیء Document لوسین، تبدیل کند.

چند نکته در اینجا حائز اهمیت هستند:

- در نگارش جدید لوسین، با اشیاء TextField و StringField جدید سروکار داریم و شیء قدیمی Field نگارش‌های قبلی لوسین، منسوخ شده درنظر گرفته می‌شود.

- زمانی از شیء TextField استفاده می‌کنیم که قرار است توسط لوسین، تحلیل شده و در جستجوهای پیچیده استفاده شود.

- اگر فقط قرار است، مقداری را در این ایندکس ذخیره کنیم و قصد تحلیل آن‌ها را نداریم و حداکثر یک کوئری ساده‌ی یافتن اصل آن‌ها، مدنظر ما است، باید از اشیاء StringField برای معرفی و نگاشت آن‌ها استفاده کنیم (شبیه به کار با واژه‌های کلیدی).

- پرچم Field.Store.YES به این معنا است که اصل محتوای تحلیل شده نیز در ایندکس لوسین، درج شود. اگر این پرچم را به NO تنظیم کنیم، فقط تحلیل آن صورت گرفته و نتیجه‌ی آن ذخیره می‌شود، که برای جستجوها مفید است؛ اما مقدار این فیلد دیگر قابل بازیابی نخواهد بود.

ب) نگاشت‌گر یک شیء Document لوسین، به یک شیء سفارشی

در زمان کوئری گرفتن از لوسین، خروجی نهایی یک شیء Document آن است که باید به شیء سفارشی مدنظر ما نگاشت شود:

public static class LuceneDocumentMapper
{
    public static LuceneSearchResult MapToLuceneSearchResult(this Document document)
    {
        ArgumentNullException.ThrowIfNull(document);

        return new LuceneSearchResult
        {
            Id = document.Get(nameof(WhatsNewItemModel.Id), CultureInfo.InvariantCulture).ToInt(),
            OriginalTitle = document.Get(nameof(WhatsNewItemModel.OriginalTitle), CultureInfo.InvariantCulture)
        };
    }
}

نمونه‌ای از این نگاشت را در متد الحاقی فوق مشاهده می‌کنید که توسط متد Get شیء Document قابل انجام است. بدیهی است خروجی این متد، یک رشته‌است و در صورت نیاز باید توسط ما کار تبدیلات ثانویه آن‌ها انجام شود.

3) نیاز به یک تحلیل‌گر مناسب

لوسین برای تولید ایندکس‌های جستجوی تمام متنی خود، از یک سری Analyzer استفاده می‌کنید که اگر سری پیشین مطالب مرتبط را مطالعه کنید، به نمونه‌ی StandardAnalyzer آن خواهید رسید که هنوز هم معتبر و قابل استفاده‌است و یا می‌توان همانند سایت جاری، از یک LowerCaseHtmlStripAnalyzer استفاده کرد که این کارها را همزمان انجام می‌دهد:

الف) از یک لیست PersianStopwords.List برای حذف واژه‌های کم اهمیت زبان فارسی استفاده می‌کند. برای مثال ما نمی‌خواهیم که واژه‌ی «ما» را با اهمیت شمرده و ایندکس کند و امثال آن.

ب) LowerCaseFilter را به متون دریافتی اعمال می‌کند. این کار در پشت صحنه‌ی StandardAnalyzer توکار لوسین هم اعمال می‌شود. اگر با این موضوع آشنا نباشید، ممکن است در حین کوئری گرفتن، به نتیجه‌ای نرسید! چون متن ارسالی به لوسین را ابتدا باید lower-case کنید و سپس آن‌را کوئری بگیرید.

ج) HTMLStripCharFilter توکار لوسین هم به آن اعمال شده‌است. از این جهت که متن مقالات ما به همراه تگ‌های HTML ای هم هستند. این فیلتر کار حذف کردن آن‌ها را در حین تحلیل، انجام می‌دهد و دیگر نیازی نیست تا ما خودمان متن ارسالی به لوسین را تمیز کنیم.

نکته‌ی مهم: این تحلیل‌گر ویژه، فقط باید به فیلدهایی از نوع TextField اعمال شود. اگر آن‌را به StringField ها اعمال کنیم، دیگر قادر به کوئری گرفتن از آن‌ها نخواهیم بود! چون تحلیل‌گر StringFieldها باید از نوع توکار KeywordAnalyzer ثبت و معرفی شود. این نوع فیلدها، حالت واژه‌های کلیدی را دارند (به همان صورتی که هست ثبت می‌شوند) و قرارنیست که توسط لوسین تحلیل ویژه‌ای شوند. به همین جهت برای رسیدن به یک تحلیل‌گر ترکیبی که بتواند این دو نوع فیلد را با هم پوشش دهد و کار معرفی چندین نوع تحلیل‌گر را یکجا انجام دهد، نیاز به یک PerFieldAnalyzerWrapper جدید داریم:

_keywordAnalyzer = new KeywordAnalyzer();

        _lowerCaseHtmlStripAnalyzer = new LowerCaseHtmlStripAnalyzer(LuceneVersion);

        _analyzer = new PerFieldAnalyzerWrapper(_lowerCaseHtmlStripAnalyzer, new Dictionary<string, Analyzer>
        {
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.Id), _keywordAnalyzer
            }
        });

PerFieldAnalyzerWrapper در حقیقت برای تمام فیلدهایی که در قسمت دیکشنری فوق، ذکر نشده‌اند، از LowerCaseHtmlStripAnalyzer استفاده می‌کند. برای مابقی موارد از KeywordAnalyzer کمک خواهد گرفت.

4) روش صحیح راه اندازی reader و writer های ایندکس لوسین جدید

کار با لوسین به حدی سریع است که از کیفیت آن شگفت زده خواهید شد! اما ... به‌شرطی که بدانید دقیقا به چه صورتی باید نویسنده و خواننده‌ی ایندکس‌های آن‌را مدیریت کنید. اکثر مثال‌هایی را که بر روی اینترنت پیدا می‌کنید، به همراه متدهایی هستند که مدام در حال گشودن و dispose این نویسنده‌ها و خواننده‌های ایندکس هستند که ... این مثال‌ها، روش کار صحیح با لوسین نیستند! و به شدت آن‌‌را کند می‌کنند.

نکته‌ی مهمی که این مثال‌ها به آن توجهی نکرده‌اند، «thread-safe» بودن نویسنده و خواننده‌ی ایندکس لوسین است. یعنی می‌توان یک نمونه از این‌ها را در ابتدای کار برنامه ایجاد کرد و تا آخر کار برنامه، بدون نیاز به نمونه سازی مجدد و باز و بسته کردن آن‌ها، بارها مورد استفاده‌ی مجدد قرار داد و هیچ تداخلی هم ندارند و از قسمت‌های مختلف برنامه هم قابل دسترسی هستند.

به همین جهت باید یک سرویس مرکزی را برای اینکار تدارک دید که طول عمر آن، حتما Singleton باشد تا بتواند نویسنده و خواننده‌ی ایندکس لوسین را فقط یکبار نمونه سازی و ایجاد کرده و تا پایان کار برنامه، زنده نگه دارد (کدهای کامل این کلاس را در اینجا می‌توانید مطالعه کنید):

public class FullTextSearchService : IFullTextSearchService
{
    private const LuceneVersion LuceneVersion = Lucene.Net.Util.LuceneVersion.LUCENE_48;
    private readonly Analyzer _analyzer;

    private readonly IAppFoldersService _appFoldersService;
    private readonly FSDirectory _fsDirectory;

    //  IndexWriter instances are completely thread safe, meaning multiple threads can call any of its methods, concurrently.
    private readonly IndexWriter _indexWriter;

    private readonly KeywordAnalyzer _keywordAnalyzer;
    private readonly ILogger<FullTextSearchService> _logger;
    private readonly LowerCaseHtmlStripAnalyzer _lowerCaseHtmlStripAnalyzer;

    // Safely shares IndexSearcher instances across multiple threads, while periodically reopening.
    private readonly SearcherManager _searcherManager;

    private bool _isDisposed;

    public FullTextSearchService(IAppFoldersService appFoldersService, ILogger<FullTextSearchService> logger)
    {
        _appFoldersService = appFoldersService ?? throw new ArgumentNullException(nameof(appFoldersService));
        _logger = logger;

        _keywordAnalyzer = new KeywordAnalyzer();

        _lowerCaseHtmlStripAnalyzer = new LowerCaseHtmlStripAnalyzer(LuceneVersion);

        _analyzer = new PerFieldAnalyzerWrapper(_lowerCaseHtmlStripAnalyzer, new Dictionary<string, Analyzer>
        {
            // Document StringField instances are sort of keywords, they are not analyzed, they indexed as is (in its original case).
            // But StandardAnalyzer applies lower case filter to a query.
            // We can fix this by using KeywordAnalyzer with our query parser.
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.Id), _keywordAnalyzer
            },
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.DocumentTypeIdHash), _keywordAnalyzer
            },
            {
                nameof(WhatsNewItemModel.DocumentContentHash), _keywordAnalyzer
            }
        });

        _fsDirectory = FSDirectory.Open(_appFoldersService.LuceneIndexFolderPath);

        _indexWriter = new IndexWriter(_fsDirectory, new IndexWriterConfig(LuceneVersion, _analyzer));
        _searcherManager = new SearcherManager(_indexWriter, applyAllDeletes: true, searcherFactory: null);
    }

این سرویس، یک سرویس Singleton است که نحوه‌ی آغاز و شروع به کار با اشیاء لوسین را در سازنده‌ی آن مشاهده می‌کنید.

توضیحات:

الف) در اینجا، روش نمونه سازی PerFieldAnalyzerWrapper را که پیشتر در مورد آن بحث شد، مشاهده می‌کنید.

ب) سپس یک IndexWriter، نمونه سازی می‌شود که از تحلیل‌گر ترکیبی ما استفاده می‌کند.

ج) در ادامه یک SearcherManager جدید را مشاهده می‌کنید که با IndexWriter برنامه هماهنگ است و هر زمانیکه سندی به لوسین اضافه می‌شود، قادر به کوئری گرفتن از آن هم خواهیم بود.

نکته‌ی مهم: طول عمر تمام این موارد، با طول عمر کلاس سرویس جاری، یکی است. یعنی تنها یکبار در طول عمر برنامه نمونه سازی شده و تا پایان کار آن، زنده نگه داشته می‌شوند.

5) روش افزودن یک سند به ایندکس لوسین و سپس به روز رسانی آن

اکنون با استفاده از نگاشت‌گرهایی که در ابتدای بحث تهیه کردیم و همچنین شیء IndexWriter فوق، به صورت زیر می‌توان یک شیء سفارشی خود را به ایندکس لوسین اضافه کنیم:

_indexWriter.AddDocument(post.MapToLuceneDocument());
_indexWriter.Flush(triggerMerge: true, applyAllDeletes: true);
_indexWriter.Commit();

و یا اگر خواستیم سند موجودی را به روز کنیم، روش کار به شکل زیر است:

_indexWriter.UpdateDocument(new Term(nameof(WhatsNewItemModel.Id), post.Id.ToString()),
                post.MapToLuceneDocument());

new Term، در حقیقت یک کوئری جدید را سبب می‌شود که توسط آن سندی یافت شده، در پشت صحنه حذف می‌شود و سپس سند جدیدی بجای آن درج خواهد شد. در اینجا باید دقت داشت که چون Id ثبت شده از نوع StringField است، نباید حالت lower-case آن‌را جستجو کرد و باید دقیقا به همان نحوی که ثبت شده، جستجو شود.

6) روش کار با searcherManager جدید لوسین

همانطور که عنوان شد، لوسین جدید به همراه یک searcherManager هم هست که کار آن، ارائه‌ی thread-safe دسترسی به خواننده‌ی ایندکس‌ لوسین است. نحوه‌ی عمومی کار با آن را در ادامه مشاهده می‌کنید:

private TResult DoSearch<TResult>(Func<IndexSearcher, TResult> action, TResult defaultValue)
    {
        _searcherManager.MaybeRefreshBlocking();
        var indexSearcher = _searcherManager.Acquire();

        try
        {
            return action(indexSearcher);
        }
        catch (FileNotFoundException)
        {
            // It's not indexed yet.
            return defaultValue;
        }
        finally
        {
            _searcherManager.Release(indexSearcher);
        }
    }

با استفاده از searcherManager، در طول مدت زمان کوتاهی، بر روی ایندکس قفل‌گذاری شده و یک indexSearcher امن، در اختیار متدهای استفاده کننده‌ی از آن قرار می‌گیرند و در پایان کار، این قفل رها می‌شود.

برای مثال یک نمونه روش استفاده از این indexSearcher امن، به صورت زیر است:

public int GetNumberOfDocuments() => DoSearch(indexSearcher => indexSearcher.IndexReader.NumDocs, defaultValue: 0);

مابقی مثال‌های آن‌را می‌توانید در کلاس FullTextSearchService مشاهده کنید که به همراه یافتن «مطالب مشابه»، جستجوهای صفحه بندی شده، جستجوهای مرتب شده‌ی بر اساس یک فیلد، امکان دسترسی به تمام اسناد ذخیره شده‌ی در ایندکس لوسین و امثال آن است که کلیات آن با قبل تفاوتی نکرده‌است و مطالب و نکات آن‌را پیشتر در مقالات سری لوسین بررسی کرده‌ایم. تنها تفاوت مهمی که در اینجا وجود دارد، نحوه‌ی برپایی و راه اندازی تحلیل‌گر، خواننده و نویسنده‌ی ایندکس آن است که در این مطلب بررسی شدند؛ وگرنه کلیات جستجوی پیشرفته‌ی آن، مانند قبل است و تفاوت خاصی نکرده‌است.