مطالب
Blazor 5x - قسمت 31 - احراز هویت و اعتبارسنجی کاربران Blazor WASM - بخش 1 - انجام تنظیمات اولیه
در قسمت قبل، امکان سفارش یک اتاق را به همراه پرداخت آنلاین آن، به برنامه‌ی Blazor WASM این سری اضافه کردیم؛ اما ... هویت کاربری که مشغول انجام اینکار است، هنوز مشخص نیست. بنابراین در این قسمت می‌خواهیم مباحثی مانند ثبت نام و ورود به سیستم را تکمیل کنیم. البته مقدمات سمت سرور این بحث را در مطلب «Blazor 5x - قسمت 25 - تهیه API مخصوص Blazor WASM - بخش 2 - تامین پایه‌ی اعتبارسنجی و احراز هویت»، بررسی کردیم.


ارائه‌ی AuthenticationState به تمام کامپوننت‌های یک برنامه‌ی Blazor WASM

در قسمت 22، با مفاهیم CascadingAuthenticationState و AuthorizeRouteView در برنامه‌های Blazor Server آشنا شدیم؛ این مفاهیم در اینجا نیز یکی هستند:
- کامپوننت CascadingAuthenticationState سبب می‌شود AuthenticationState (لیستی از Claims کاربر)، به تمام کامپوننت‌های یک برنامه‌یBlazor  ارسال شود. در مورد پارامترهای آبشاری، در قسمت نهم این سری بیشتر بحث شد و هدف از آن، ارائه‌ی یکسری اطلاعات، به تمام زیر کامپوننت‌های یک کامپوننت والد است؛ بدون اینکه نیاز باشد مدام این پارامترها را در هر زیر کامپوننتی، تعریف و تنظیم کنیم. همینقدر که آن‌ها را در بالاترین سطح سلسله مراتب کامپوننت‌های تعریف شده تعریف کردیم، در تمام زیر کامپوننت‌های آن نیز در دسترس خواهند بود.
- کامپوننت AuthorizeRouteView امکان محدود کردن دسترسی به صفحات مختلف برنامه‌ی Blazor را بر اساس وضعیت اعتبارسنجی و نقش‌های کاربر جاری، میسر می‌کند.

روش اعمال این دو کامپوننت نیز یکی است و نیاز به ویرایش فایل BlazorWasm.Client\App.razor در اینجا وجود دارد:
<CascadingAuthenticationState>
    <Router AppAssembly="@typeof(Program).Assembly" PreferExactMatches="@true">
        <Found Context="routeData">
            <AuthorizeRouteView RouteData="@routeData" DefaultLayout="@typeof(MainLayout)">
                <Authorizing>
                    <p>Please wait, we are authorizing the user.</p>
                </Authorizing>
                <NotAuthorized>
                    <p>Not Authorized</p>
                </NotAuthorized>
            </AuthorizeRouteView>
        </Found>
        <NotFound>
                <LayoutView Layout="@typeof(MainLayout)">
                    <p>Sorry, there's nothing at this address.</p>
                </LayoutView>
        </NotFound>
    </Router>
</CascadingAuthenticationState>
کامپوننت CascadingAuthenticationState، اطلاعات AuthenticationState را در اختیار تمام کامپوننت‌های برنامه قرار می‌دهد و کامپوننت AuthorizeRouteView، امکان نمایش یا عدم نمایش قسمتی از صفحه را بر اساس وضعیت لاگین شخص و یا محدود کردن دسترسی بر اساس نقش‌ها، میسر می‌کند.


مشکل! برخلاف برنامه‌های Blazor Server، برنامه‌های Blazor WASM به صورت پیش‌فرض به همراه تامین کننده‌ی توکار AuthenticationState نیستند.

اگر سری Blazor جاری را از ابتدا دنبال کرده باشید، کاربرد AuthenticationState را در برنامه‌های Blazor Server، در قسمت‌های 21 تا 23، پیشتر مشاهده کرده‌اید. همان مفاهیم، در برنامه‌های Blazor WASM هم قابل استفاده هستند؛ البته در اینجا به علت جدا بودن برنامه‌ی سمت کلاینت WASM Blazor، از برنامه‌ی Web API سمت سرور، نیاز است یک تامین کننده‌ی سمت کلاینت AuthenticationState را بر اساس JSON Web Token دریافتی از سرور، تشکیل دهیم و برخلاف برنامه‌های Blazor Server، این مورد به صورت خودکار مدیریت نمی‌شود و با ASP.NET Core Identity سمت سروری که JWT تولید می‌کند، یکپارچه نیست.
بنابراین در اینجا نیاز است یک AuthenticationStateProvider سفارشی سمت کلاینت را تهیه کنیم که بر اساس JWT دریافتی از Web API کار می‌کند. به همین جهت در ابتدا یک JWT Parser را طراحی می‌کنیم که رشته‌ی JWT دریافتی از سرور را تبدیل به <IEnumerable<Claim می‌کند. سپس این لیست را در اختیار یک AuthenticationStateProvider سفارشی قرار می‌دهیم تا اطلاعات مورد نیاز کامپوننت‌های CascadingAuthenticationState و AuthorizeRouteView تامین شده و قابل استفاده شوند.


نیاز به یک JWT Parser

در قسمت 25، پس از لاگین موفق، یک JWT تولید می‌شود که به همراه قسمتی از مشخصات کاربر است. می‌توان محتوای این توکن را در سایت jwt.io مورد بررسی قرار داد که برای نمونه به این خروجی می‌رسیم و حاوی claims تعریف شده‌است:
{
  "iss": "https://localhost:5001/",
  "iat": 1616396383,
  "http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/claims/name": "vahid@dntips.ir",
  "http://schemas.xmlsoap.org/ws/2005/05/identity/claims/emailaddress": "vahid@dntips.ir",
  "Id": "582855fb-e95b-45ab-b349-5e9f7de40c0c",
  "DisplayName": "vahid@dntips.ir",
  "http://schemas.microsoft.com/ws/2008/06/identity/claims/role": "Admin",
  "nbf": 1616396383,
  "exp": 1616397583,
  "aud": "Any"
}
بنابراین برای استخراج این claims در سمت کلاینت، نیاز به یک JWT Parser داریم که نمونه‌ای از آن می‌تواند به صورت زیر باشد:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Security.Claims;
using System.Text.Json;

namespace BlazorWasm.Client.Utils
{
    /// <summary>
    /// From the Steve Sanderson’s Mission Control project:
    /// https://github.com/SteveSandersonMS/presentation-2019-06-NDCOslo/blob/master/demos/MissionControl/MissionControl.Client/Util/ServiceExtensions.cs
    /// </summary>
    public static class JwtParser
    {
        public static IEnumerable<Claim> ParseClaimsFromJwt(string jwt)
        {
            var claims = new List<Claim>();
            var payload = jwt.Split('.')[1];

            var jsonBytes = ParseBase64WithoutPadding(payload);

            var keyValuePairs = JsonSerializer.Deserialize<Dictionary<string, object>>(jsonBytes);
            claims.AddRange(keyValuePairs.Select(kvp => new Claim(kvp.Key, kvp.Value.ToString())));
            return claims;
        }

        private static byte[] ParseBase64WithoutPadding(string base64)
        {
            switch (base64.Length % 4)
            {
                case 2: base64 += "=="; break;
                case 3: base64 += "="; break;
            }
            return Convert.FromBase64String(base64);
        }
    }
}
که آن‌را در فایل BlazorWasm.Client\Utils\JwtParser.cs برنامه‌ی کلاینت ذخیره خواهیم کرد. متد ParseClaimsFromJwt فوق، رشته‌ی JWT تولیدی حاصل از لاگین موفق در سمت Web API را دریافت کرده و تبدیل به لیستی از Claimها می‌کند.


تامین AuthenticationState مبتنی بر JWT مخصوص برنامه‌‌های Blazor WASM

پس از داشتن لیست Claims دریافتی از یک رشته‌ی JWT، اکنون می‌توان آن‌را تبدیل به یک AuthenticationStateProvider کرد. برای اینکار در ابتدا نیاز است بسته‌ی نیوگت Microsoft.AspNetCore.Components.Authorization را به برنامه‌ی کلاینت اضافه کرد:
<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.BlazorWebAssembly">
  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Components.Authorization" Version="5.0.4" />
  </ItemGroup>
</Project>
سپس سرویس سفارشی AuthStateProvider خود را به پوشه‌ی Services برنامه اضافه می‌کنیم و متد GetAuthenticationStateAsync کلاس پایه‌ی AuthenticationStateProvider استاندارد را به نحو زیر بازنویسی و سفارشی سازی می‌کنیم:
namespace BlazorWasm.Client.Services
{
    public class AuthStateProvider : AuthenticationStateProvider
    {
        private readonly HttpClient _httpClient;
        private readonly ILocalStorageService _localStorage;

        public AuthStateProvider(HttpClient httpClient, ILocalStorageService localStorage)
        {
            _httpClient = httpClient ?? throw new ArgumentNullException(nameof(httpClient));
            _localStorage = localStorage ?? throw new ArgumentNullException(nameof(localStorage));
        }

        public override async Task<AuthenticationState> GetAuthenticationStateAsync()
        {
            var token = await _localStorage.GetItemAsync<string>(ConstantKeys.LocalToken);
            if (token == null)
            {
                return new AuthenticationState(new ClaimsPrincipal(new ClaimsIdentity()));
            }

            _httpClient.DefaultRequestHeaders.Authorization = new AuthenticationHeaderValue("bearer", token);
            return new AuthenticationState(
                        new ClaimsPrincipal(
                            new ClaimsIdentity(JwtParser.ParseClaimsFromJwt(token), "jwtAuthType")
                        )
                    );
        }
    }
}
- اگر با برنامه‌های سمت کلاینت React و یا Angular پیشتر کار کرده باشید، منطق این کلاس بسیار آشنا به نظر می‌رسد. در این برنامه‌ها، مفهومی به نام Interceptor وجود دارد که توسط آن به صورت خودکار، هدر JWT را به تمام درخواست‌های ارسالی به سمت سرور، اضافه می‌کنند تا از تکرار این قطعه کد خاص، جلوگیری شود. علت اینجا است که برای دسترسی به منابع محافظت شده‌ی سمت سرور، نیاز است هدر ویژه‌ای را به نام "Authorization" که با مقدار "bearer jwt" تشکیل می‌شود، به ازای هر درخواست ارسالی به سمت سرور نیز ارسال کرد؛ تا تنظیمات ویژه‌ی AddJwtBearer که در قسمت 25 در کلاس آغازین برنامه‌ی Web API انجام دادیم، این هدر مورد انتظار را دریافت کرده و پردازش کند و در نتیجه‌ی آن، شیء this.User، در اکشن متدهای کنترلرها تشکیل شده و قابل استفاده شود.
در اینجا نیز مقدار دهی خودکار httpClient.DefaultRequestHeaders.Authorization را مشاهده می‌کنید که مقدار token خودش را از Local Storage دریافت می‌کند که کلید متناظر با آن‌را در پروژه‌ی BlazorServer.Common به صورت زیر تعریف کرده‌ایم:
namespace BlazorServer.Common
{
    public static class ConstantKeys
    {
        // ...
        public const string LocalToken = "JWT Token";
    }
}
به این ترتیب دیگر نیازی نخواهد بود در تمام سرویس‌های برنامه‌ی WASM که با HttpClient کار می‌کنند، مدام سطر مقدار دهی httpClient.DefaultRequestHeaders.Authorization را تکرار کنیم.
- همچنین در اینجا به کمک متد JwtParser.ParseClaimsFromJwt که در ابتدای بحث تهیه کردیم، لیست Claims دریافتی از JWT ارسالی از سمت سرور را تبدیل به یک AuthenticationState قابل استفاده‌ی در برنامه‌ی Blazor WASM کرده‌ایم.

پس از تعریف یک AuthenticationStateProvider سفارشی، باید آن‌را به همراه Authorization، به سیستم تزریق وابستگی‌های برنامه در فایل Program.cs اضافه کرد:
namespace BlazorWasm.Client
{
    public class Program
    {
        public static async Task Main(string[] args)
        {
            var builder = WebAssemblyHostBuilder.CreateDefault(args);
            // ...

            builder.Services.AddAuthorizationCore();
            builder.Services.AddScoped<AuthenticationStateProvider, AuthStateProvider>();

            // ...
        }
    }
}
و برای سهولت استفاده‌ی از امکانات اعتبارسنجی فوق در کامپوننت‌های برنامه، فضای نام زیر را به فایل BlazorWasm.Client\_Imports.razor اضافه می‌کنیم:
@using Microsoft.AspNetCore.Components.Authorization


تهیه‌ی سرویسی برای کار با AccountController

اکنون می‌خواهیم در برنامه‌ی سمت کلاینت، از AccountController سمت سرور که آن‌را در قسمت 25 این سری تهیه کردیم، استفاده کنیم. بنابراین نیاز است سرویس زیر را تدارک دید که امکان لاگین، ثبت نام و خروج از سیستم را در سمت کلاینت میسر می‌کند:
namespace BlazorWasm.Client.Services
{
    public interface IClientAuthenticationService
    {
        Task<AuthenticationResponseDTO> LoginAsync(AuthenticationDTO userFromAuthentication);
        Task LogoutAsync();
        Task<RegisterationResponseDTO> RegisterUserAsync(UserRequestDTO userForRegisteration);
    }
}
و به صورت زیر پیاده سازی می‌شود:
namespace BlazorWasm.Client.Services
{
    public class ClientAuthenticationService : IClientAuthenticationService
    {
        private readonly HttpClient _client;
        private readonly ILocalStorageService _localStorage;

        public ClientAuthenticationService(HttpClient client, ILocalStorageService localStorage)
        {
            _client = client;
            _localStorage = localStorage;
        }

        public async Task<AuthenticationResponseDTO> LoginAsync(AuthenticationDTO userFromAuthentication)
        {
            var response = await _client.PostAsJsonAsync("api/account/signin", userFromAuthentication);
            var responseContent = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            var result = JsonSerializer.Deserialize<AuthenticationResponseDTO>(responseContent);

            if (response.IsSuccessStatusCode)
            {
                await _localStorage.SetItemAsync(ConstantKeys.LocalToken, result.Token);
                await _localStorage.SetItemAsync(ConstantKeys.LocalUserDetails, result.UserDTO);
                _client.DefaultRequestHeaders.Authorization = new AuthenticationHeaderValue("bearer", result.Token);
                return new AuthenticationResponseDTO { IsAuthSuccessful = true };
            }
            else
            {
                return result;
            }
        }

        public async Task LogoutAsync()
        {
            await _localStorage.RemoveItemAsync(ConstantKeys.LocalToken);
            await _localStorage.RemoveItemAsync(ConstantKeys.LocalUserDetails);
            _client.DefaultRequestHeaders.Authorization = null;
        }

        public async Task<RegisterationResponseDTO> RegisterUserAsync(UserRequestDTO userForRegisteration)
        {
            var response = await _client.PostAsJsonAsync("api/account/signup", userForRegisteration);
            var responseContent = await response.Content.ReadAsStringAsync();
            var result = JsonSerializer.Deserialize<RegisterationResponseDTO>(responseContent);

            if (response.IsSuccessStatusCode)
            {
                return new RegisterationResponseDTO { IsRegisterationSuccessful = true };
            }
            else
            {
                return result;
            }
        }
    }
}
که به نحو زیر به سیستم تزریق وابستگی‌های برنامه معرفی می‌شود:
namespace BlazorWasm.Client
{
    public class Program
    {
        public static async Task Main(string[] args)
        {
            var builder = WebAssemblyHostBuilder.CreateDefault(args);
            // ...
            builder.Services.AddScoped<IClientAuthenticationService, ClientAuthenticationService>();
            // ...
        }
    }
}
توضیحات:
- متد LoginAsync، مشخصات لاگین کاربر را به سمت اکشن متد api/account/signin ارسال کرده و در صورت موفقیت این عملیات، اصل توکن دریافتی را به همراه مشخصاتی از کاربر، در Local Storage ذخیره سازی می‌کند. این مورد سبب خواهد شد تا بتوان به مشخصات کاربر در صفحات دیگر و سرویس‌های دیگری مانند AuthStateProvider ای که تهیه کردیم، دسترسی پیدا کنیم. به علاوه مزیت دیگر کار با Local Storage، مواجه شدن با حالت‌هایی مانند Refresh کامل صفحه و برنامه، توسط کاربر است. در یک چنین حالتی، برنامه از نو بارگذاری مجدد می‌شود و به این ترتیب می‌توان به مشخصات کاربر لاگین کرده، به سادگی دسترسی یافت و مجددا قسمت‌های مختلف برنامه را به او نشان داد. نمونه‌ی دیگر این سناریو، بازگشت از درگاه پرداخت بانکی است. در این حالت نیز از یک سرویس سمت سرور دیگر، کاربر به سمت برنامه‌ی کلاینت، Redirect کامل خواهد شد که در اصل اتفاقی که رخ می‌دهد، با Refresh کامل صفحه یکی است. در این حالت نیز باید بتوان کاربری را که از درگاه بانکی ثالث، به سمت برنامه‌ی کلاینت از نو بارگذاری شده، هدایت شده، بلافاصله تشخیص داد.

- اگر برنامه، Refresh کامل نشود، نیازی به Local Storage نخواهد بود؛ از این لحاظ که در برنامه‌های سمت کلاینت Blazor، طول عمر تمام سرویس‌ها، صرفنظر از نوع طول عمری که برای آن‌ها مشخص می‌کنیم، همواره Singleton هستند (ماخذ).
Blazor WebAssembly apps don't currently have a concept of DI scopes. Scoped-registered services behave like Singleton services.
بنابراین می‌توان یک سرویس سراسری توکن را تهیه و به سادگی آن‌را در تمام قسمت‌های برنامه تزریق کرد. این روش هرچند کار می‌کند، اما همانطور که عنوان شد، به Refresh کامل صفحه حساس است. اگر برنامه در مرورگر کاربر Refresh نشود، تا زمانیکه باز است، سرویس‌های در اصل Singleton تعریف شده‌ی در آن نیز در تمام قسمت‌های برنامه در دسترس هستند؛ اما با Refresh کامل صفحه، به علت بارگذاری مجدد کل برنامه، سرویس‌های آن نیز از نو، وهله سازی خواهند شد که سبب از دست رفتن حالت قبلی آن‌ها می‌شود. بنابراین نیاز به روشی داریم که بتوانیم حالت قبلی برنامه را در زمان راه اندازی اولیه‌ی آن بازیابی کنیم و یکی از روش‌های استاندارد اینکار، استفاده از Local Storage خود مرورگر است که مستقل از برنامه و توسط مرورگر مدیریت می‌شود.

- در متد LoginAsync، علاوه بر ثبت اطلاعات کاربر در Local Storage، مقدار دهی client.DefaultRequestHeaders.Authorization را نیز ملاحظه می‌کنید. همانطور که عنوان شد، سرویس‌های Blazor WASM در اصل دارای طول عمر Singleton هستند. بنابراین تنظیم این هدر در اینجا، بر روی تمام سرویس‌های HttpClient تزریق شده‌ی به سایر سرویس‌های برنامه نیز بلافاصله تاثیرگذار خواهد بود.

- متد LogoutAsync، اطلاعاتی را که در حین لاگین موفق در Local Storage ذخیره کردیم، حذف کرده و همچنین client.DefaultRequestHeaders.Authorization را نیز نال می‌کند تا دیگر اطلاعات لاگین شخص قابل بازیابی نبوده و مورد استفاده قرار نگیرد. همین مقدار برای شکست پردازش درخواست‌های ارسالی به منابع محافظت شده‌ی سمت سرور کفایت می‌کند.

- متد RegisterUserAsync، مشخصات کاربر در حال ثبت نام را به سمت اکشن متد api/account/signup ارسال می‌کند که سبب افزوده شدن کاربر جدیدی به بانک اطلاعاتی برنامه و سیستم ASP.NET Core Identity خواهد شد.


کدهای کامل این مطلب را از اینجا می‌توانید دریافت کنید: Blazor-5x-Part-31.zip
اشتراک‌ها
نگاهی دقیق به ASP.NET CORE


ASP.NET Core is a completely new web framework for building modern cloud-based web applications. In this presentation learn all about ASP.NET Core and including the latest features and innovations in MVC. You’ll see how you can build applications that run cross-platform on Windows, Mac and Linux via .NET Core. You’ll also see how ASP.NET Core MVC gives you a unified web programming model for building both web UI and web APIs.
 

نگاهی دقیق به ASP.NET CORE
نظرات اشتراک‌ها
توسعه Asp.net Core و Asp.net Core Identity
من این مثال را بررسی کردم. این مشکلات را دارد:
- به علت استفاده‌ی از AddEntityFrameworkStores، هیچکدام از سرویس‌های تعریف شده‌ی در لایه سرویس استفاده نخواهند شد و از همان پیش فرض‌های Identity Core استفاده می‌شود.
- در Controllers از هیچکدام از سرویس‌های برنامه استفاده نشده‌است و از همان پیش فرض‌ها استفاده شده‌است.
- در لایه سرویس (لایه‌ای که از آن عملا استفاده نمی‌شود)،  ApplicationRoleStore و ApplicationUserStore سازنده‌ای را دریافت می‌کنند که در تنظیمات IoC Container پیاده سازی برای آن‌ها ارائه نشده‌است (و در صورت استفاده عملا کار نخواهند کرد؛ مگر اینکه از همان پیش فرض‌های AddEntityFrameworkStores استفاده کنند که عملا این سفارشی سازی را بی‌اثر می‌کند).
نظرات مطالب
سفارشی سازی ASP.NET Core Identity - قسمت دوم - سرویس‌های پایه
- این پروژه برای سازگاری با آخرین نگارش موجود، بارها به روز رسانی شده. متن مطلب فوق را تغییر ندادم، ولی کدهای مخزن کد آن کاملا به روز هست.
- برای درک این مورد باید ساختار پروژه‌ی اصلی Identity را بررسی کنید. در یک طرف آن تعدادی کلاس سطح بالا و abstraction هست و در طرف دیگر پوشه‌ای به نام EntityFrameworkCore که پیاده سازی مخصوص EF-Core این abstraction‌ها است. هستند پروژه‌های دیگری که بجای EntityFrameworkCore از NHibernate و یا MongoDB استفاده کرده باشند.
نظرات مطالب
پیاده سازی JSON Web Token با ASP.NET Web API 2.x
- قسمت web api برنامه با mvc یکپارچه هست؟ اگر بله، برای کار با web api نیازی به این روش ندارید. همینقدر که کاربر برای مثال از طریق روش‌هایی مانند ASP.NET Identity و یا Forms authentication به سایت وارد شده باشد، کوکی حاصل از اعتبارسنجی آن‌ها، به همراه اعمال Ajax ای مختص Web API هم به صورت خودکار ارسال می‌شود و ... کاربر با موفقیت اعتبارسنجی خواهد شد. پروژه‌ی مطلب «اعمال تزریق وابستگی‌ها به مثال رسمی ASP.NET Identity» یک قسمت Web API محافظت شده هم دارد؛ با این view که کاملا عادی به نظر می‌رسد. چون سیستم یکپارچه هست.
- کاربرد JWT بیشتر در برنامه‌های SPA مانند Angular است: «احراز هویت و اعتبارسنجی کاربران در برنامه‌های Angular»
در اینجا کاربر پس از لاگین (از طریق صفحه‌ی لاگینی، کاملا عادی و معمولی که هیچ اطلاعاتی هم از پیش در آن ذخیره نشده)، چیزی را که سمت کلاینت ذخیره می‌کند (برای مثال در local storage مرورگر)، فقط توکن‌های دریافتی پس از اعتبارسنجی موفق است و نه کلمه‌ی عبور و نه هیچ اطلاعات دیگری. سپس در هر درخواست به منابع محافظت شده‌ی سمت سرور، صرفا این توکن‌ها را ارسال می‌کند تا توسط آن، کار اعتبارسنجی خودکار کاربر صورت گیرد و هویت و همچنین سطوح دسترسی آن مشخص شوند.
- مثالی که در این پروژه ارائه شده، نمونه‌ی دیگر «آزمایش Web APIs توسط Postman - قسمت ششم - اعتبارسنجی مبتنی بر JWT» است؛ جهت ارائه‌ی یک سری مفهوم.
اشتراک‌ها
کار با WebP در ASP.Net MVC
کار با WebP در ASP.Net MVC و نکات مربوط به پشتیبانی مرورگر‌ها از این فرمت و همچنین کش کردن آن
کار با WebP در ASP.Net MVC
مطالب
شروع به کار با EF Core 1.0 - قسمت 2 - به روز رسانی ساختار بانک اطلاعاتی
پس از برپایی تنظیمات اولیه‌ی کار با EF Core در ASP.NET Core، اکنون نوبت به تبدیل کلاس Person، به جدول معادل آن در بانک اطلاعاتی برنامه است. در EF Core نیز همانند EF Code First 6.x، برای انجام یک چنین اعمالی از مفهومی به نام Migrations استفاده می‌شود که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.


پیشنیازهای کار با EF Core Migrations

در قسمت قبل در حین بررسی «برپایی تنظیمات اولیه‌ی EF Core 1.0 در یک برنامه‌ی ASP.NET Core 1.0»، چهار مدخل جدید را به فایل project.json برنامه اضافه کردیم. مدخل جدید Microsoft.EntityFrameworkCore.Tools که به قسمت tools آن اضافه شد، پیشنیاز اصلی کار با EF Core Migrations است.


بررسی ابزارهای خط فرمان EF Core و تشکیل ساختار بانک اطلاعاتی بر اساس کلاس‌های برنامه

پس از تکمیل پیشنیازهای کار با EF Core، از طریق خط فرمان به پوشه‌ی جاری پروژه وارد شده و دستور dotnet ef را صادر کنید.
یک نکته: در ویندوز اگر در پوشه‌ای، کلید shift را نگه دارید و در آن پوشه کلیک راست کنید، در منوی باز شده، گزینه‌ی جدیدی را به نام Open command window here مشاهده خواهید کرد که می‌تواند به سرعت خط فرمان را از پوشه‌ی جاری شروع کند.

خروجی صدور فرمان dotnet ef را در ذیل مشاهده می‌کنید:
D:\Prog\1395\Core1RtmEmptyTest\src\Core1RtmEmptyTest>dotnet ef
                     _/\__
               ---==/    \\
         ___  ___   |.    \|\
        | __|| __|  |  )   \\\
        | _| | _|   \_/ |  //|\\
        |___||_|       /   \\\/\\
Entity Framework .NET Core CLI Commands 1.0.0-preview2-21431
Usage: dotnet ef [options] [command]
Options:
  -h|--help                      Show help information
  -v|--verbose                   Enable verbose output
  --version                      Show version information
  --assembly <ASSEMBLY>          The assembly file to load.
  --startup-assembly <ASSEMBLY>  The assembly file containing the startup class.
  --data-dir <DIR>               The folder used as the data directory (defaults to current working directory).
  --project-dir <DIR>            The folder used as the project directory (defaults to current working directory).
  --content-root-path <DIR>      The folder used as the content root path for the application (defaults to application base directory).
  --root-namespace <NAMESPACE>   The root namespace of the target project (defaults to the project assembly name).
Commands:
  database    Commands to manage your database
  dbcontext   Commands to manage your DbContext types
  migrations  Commands to manage your migrations
Use "dotnet ef [command] --help" for more information about a command.
در قسمت Commands آن در انتهای لیست، از فرمان migrations آن استفاده خواهیم کرد. برای این منظور در همین پوشه‌ی جاری، دستور ذیل را صادر کنید:
 D:\Prog\1395\Core1RtmEmptyTest\src\Core1RtmEmptyTest>dotnet ef migrations add InitialDatabase
دستورات migrations با dotnet ef migrations شروع شده و سپس یک سری پارامتر را دریافت می‌کنند برای مثال در اینجا سوئیچ add، به همراه یک نام دلخواه ذکر شده‌است (نام این مرحله را InitialDatabase گذاشته‌ایم). پس از فراخوانی این دستور، اگر به Solution explorer مراجعه کنید، پوشه‌ی جدید Migrations، قابل مشاهده است:


نام دلخواه InitialDatabase را در انتهای نام فایل 13950526050417_InitialDatabase مشاهده می‌کنید.
اگر قصد حذف این مرحله را داشته باشیم، می‌توان دستور dotnet ef migrations remove را مجددا صادر کرد.

فایل 13950526050417_InitialDatabase به همراه کلاسی است که در آن دو متد Up و Down قابل مشاهده هستند. متد Up نحوه‌ی ایجاد جدول جدیدی را از کلاس Person بیان می‌کند و متد Down نحوه‌ی Drop این جدول را پیاده سازی کرده‌است.
فایل ApplicationDbContextModelSnapshot.cs دارای کلاسی است که خلاصه‌ای از تعاریف موجودیت‌های ذکر شده‌ی در DB Context برنامه را به همراه دارد و تفسیر آن‌ها را از دیدگاه  EF در اینجا می‌توان مشاهده کرد.

پس از مرحله‌ی افزودن migrations، نوبت به اعمال آن به بانک اطلاعاتی است. تا اینجا EF تنها متدهای Up و Down مربوط به ساخت و حذف ساختار جداول را ایجاد کرده‌است. اما هنوز آن‌ها را به بانک اطلاعاتی برنامه اعمال نکرده‌است. برای اینکار در پوشه‌ی جاری دستور ذیل را صادر کنید:
 D:\Prog\1395\Core1RtmEmptyTest\src\Core1RtmEmptyTest>dotnet ef database update
Applying migration '13950526050417_InitialDatabase'.
Done.
همانطور که ملاحظه می‌کنید، دستور dotnet ef database update سبب اعمال اطلاعات فایل 13950526050417_InitialDatabase به بانک اطلاعاتی شده‌است.
اکنون اگر به لیست بانک‌های اطلاعاتی مراجعه کنیم، بانک اطلاعاتی جدید TestDbCore2016 را به همراه جدول متناظر کلاس Person می‌توان مشاهده کرد:


در اینجا جدول دیگری به نام __EFMigrationsHistory نیز قابل مشاهده‌است که کار آن ذخیره سازی وضعیت فعلی Migrations در بانک اطلاعاتی، جهت مقایسه‌های آتی است. این جدول صرفا توسط ابزارهای EF استفاده می‌شود و نباید به صورت مستقیم تغییری در آن ایجاد کنید.


مقدار دهی اولیه‌ی جداول بانک‌های اطلاعاتی در EF Core

در همین حالت اگر کنترلر TestDB مطرح شده‌ی در انتهای بحث قسمت قبل را اجرا کنیم، به این استثناء خواهیم رسید:


این تصویر بدین معنا است که کار Migrations موفقیت آمیز بوده‌است و اینبار امکان اتصال و کار با بانک اطلاعاتی وجود دارد، اما این جدول حاوی اطلاعات اولیه‌ای برای نمایش نیست.
در نگارش قبلی EF Code First، امکانات Migrations به همراه یک متد Seed نیز بود که توسط آن کار مقدار دهی اولیه‌ی جداول را می‌توان انجام داد (زمانیکه جدولی ایجاد می‌شود، در همان هنگام، چند رکورد خاص نیز به آن اضافه شوند. برای مثال به جدول کاربران، رکورد اولین کاربر یا همان Admin اضافه شود). این متد در EF Core 1.0 وجود ندارد.
برای این منظور کلاس جدیدی را به نام ApplicationDbContextSeedData به همان پوشه‌ی جدید Migrations اضافه کنید؛ با این محتوا:
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Core1RtmEmptyTest.Entities;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

namespace Core1RtmEmptyTest.Migrations
{
    public static class ApplicationDbContextSeedData
    {
        public static void SeedData(this IServiceScopeFactory scopeFactory)
        {
            using (var serviceScope = scopeFactory.CreateScope())
            {
                var context = serviceScope.ServiceProvider.GetService<ApplicationDbContext>();
                if (!context.Persons.Any())
                {
                    var persons = new List<Person>
                    {
                        new Person
                        {
                            FirstName = "Admin",
                            LastName = "User"
                        }
                    };
                    context.AddRange(persons);
                    context.SaveChanges();
                }
            }
        }
    }
}
و سپس نحوه‌ی فراخوانی آن در متد Configure کلاس آغازین برنامه به صورت زیر است:
public void Configure(IServiceScopeFactory scopeFactory)
{
    scopeFactory.SeedData();
به همراه این تغییر در نحوه‌ی معرفی Db Context برنامه:
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
   services.AddDbContext<ApplicationDbContext>(ServiceLifetime.Scoped);
توضیحات:
- برای پیاده سازی الگوی واحد کار، اولین قدم، مشخص سازی طول عمر Db Context برنامه است. برای اینکه تنها یک Context در طول یک درخواست وهله سازی شود، نیاز است به نحو صریحی طول عمر آن‌را به حالت Scoped تنظیم کرد. متد AddDbContext دارای پارامتری است که این طول عمر را دریافت می‌کند. بنابراین در اینجا ServiceLifetime.Scoped ذکر شده‌است. همچنین در این مثال از نمونه‌ای که IConfigurationRoot به سازنده‌ی کلاس ApplicationDbContext تزریق شده (نکته‌ی انتهای بحث قسمت قبل)، استفاده شده‌است. به همین جهت تنظیمات options آن‌را ملاحظه نمی‌کنید.
- مرحله‌ی بعد نحوه‌ی دسترسی به این سرویس ثبت شده در یک کلاس static دارای متدی الحاقی است. در اینجا دیگر دسترسی مستقیمی به تزریق وابستگی‌ها نداریم و باید کار را با  IServiceScopeFactory شروع کنیم. در اینجا می‌توانیم به صورت دستی یک Scope را ایجاد کرده، سپس توسط ServiceProvider آن، به سرویس ApplicationDbContext دسترسی پیدا کنیم و در ادامه از آن به نحو متداولی استفاده نمائیم. IServiceScopeFactory جزو سرویس‌های توکار ASP.NET Core است و در صورت ذکر آن به عنوان پارامتر جدیدی در متد Configure، به صورت خودکار وهله سازی شده و در اختیار ما قرار می‌گیرد.
- نکته‌ی مهمی که در اینجا بکار رفته‌است، ایجاد Scope و dispose خودکار آن توسط عبارت using است. باید دقت داشت که ایجاد Scope و تخریب آن به صورت خودکار در ابتدا و انتهای درخواست‌ها توسط ASP.NET Core انجام می‌شود. اما چون شروع کار ما از متد Configure است، در اینجا خارج از Scope قرار داریم و باید مدیریت ایجاد و تخریب آن‌را به صورت دستی انجام دهیم که نمونه‌ای از آن‌را در متد SeedData کلاس ApplicationDbContextSeedData ملاحظه می‌کنید. در اینجا Scope ایی ایجاد شده‌است. سپس داده‌های اولیه‌ی مدنظر به بانک اطلاعاتی اضافه گردیده و در آخر این Scope تخریب شده‌است.
- اگر کار ایجاد و تخریب scope، به نحوی که مشخص شده‌است انجام نگیرد، طول عمر درخواستی خارج از Scope، همواره Singleton خواهد بود. چون خارج از طول عمر درخواست جاری قرار داریم و هنوز کار به سرویس دهی درخواست‌ها نرسیده‌است. بنابراین مدیریت Scopeها هنوز شروع نشده‌است و باید به صورت دستی انجام شود.

در این حالت اگر برنامه را اجرا کنیم، این خروجی قابل مشاهده است:


که به معنای کار کردن متد SeedData و ثبت اطلاعات اولیه‌ای در بانک اطلاعاتی است.


اعمال تغییرات به مدل‌های برنامه و به روز رسانی ساختار بانک اطلاعاتی

فرض کنید به کلاس Person قسمت قبل، خاصیت Age را هم اضافه کرده‌ایم:
namespace Core1RtmEmptyTest.Entities
{
    public class Person
    {
        public int PersonId { get; set; }
        public string FirstName { get; set; }
        public string LastName { get; set; }

        public int Age { get; set; }
    }
}
در این حالت اگر برنامه را اجرا کنیم، به استثنای ذیل خواهیم رسید:
 An unhandled exception occurred while processing the request.
SqlException: Invalid column name 'Age'.
برای رفع این مشکل نیاز است مجددا مراحل Migrations را اجرا کرد:
D:\Prog\1395\Core1RtmEmptyTest\src\Core1RtmEmptyTest>dotnet ef migrations add v2
D:\Prog\1395\Core1RtmEmptyTest\src\Core1RtmEmptyTest>dotnet ef database update
در اینجا همان دستورات قبل را مجددا اجرا می‌کنیم. با این تفاوت که اینبار نام دلخواه این مرحله را مثلا v2، به معنای نگارش دوم وارد کرده‌ایم.
با اجرا این دستورات، فایل جدید 13950526073248_v2 به پوشه‌ی Migrations اضافه می‌شود. این فایل حاوی نحوه‌ی به روز رسانی بانک اطلاعاتی، بر اساس خاصیت جدید Age است. سپس با اجرای دستور dotnet ef database update، کار به روز رسانی بانک اطلاعاتی بر اساس مرحله‌ی v2 انجام می‌شود.


بنابراین هر بار که تغییری را در مدل‌های خود ایجاد می‌کنید، یکبار باید کلاس مهاجرت آن‌را ایجاد کنید و سپس آن‌را به بانک اطلاعاتی اعمال نمائید.


تهیه اسکریپت تغییرات بجای اعمال تغییرات توسط ابزارهای EF

شاید علاقمند باشید که پیش از اعمال تغییرات به بانک اطلاعاتی، یک اسکریپت SQL از آن تهیه کنید (جهت مطالعه و یا اعمال دستی آن توسط خودتان). برای اینکار می‌توانید دستور ذیل را در پوشه‌ی جاری پروژه اجرا کنید:
 D:\Prog\1395\Core1RtmEmptyTest\src\Core1RtmEmptyTest>dotnet ef migrations script -o v2.sql
در این حالت اسکریپت SQL تغییرات، در فایلی به نام v2.sql، در ریشه‌ی جاری پروژه تولید می‌شود.


تغییرات ساختار جدول __EFMigrationsHistory در EF Core 1.0


در EF 6.x، ساختار اطلاعات جدول نگهداری تاریخچه‌ی تغییرات، بسیار پیچیده بود و شامل رشته‌ای gzip شده‌ی حاوی یک snapshot از کل ساختار دیتابیس در هر مرحله‌ی migration بود. در این نگارش، این snapshot حذف شده‌است و بجای آن فایل ApplicationDbContextModelSnapshot.cs را مشاهده می‌کنید (تنها یک snapshot به ازای کل context برنامه). همچنین در اینجا کاملا مشخص است که چه مراحلی به بانک اطلاعاتی اعمال شده‌اند و دیگر خبری از رشته‌ی gzip شده‌ی قبلی نیست (تصویر فوق).

در شکل زیر ساختار قبلی این جدول را در EF 6.x مشاهده می‌کنید. در EF 6.x حتی فضای نام کلاس‌های موجودیت‌های برنامه هم مهم هستند و در صورت تغییر، مشکل ایجاد می‌شود:



مهاجرت خودکار از EF Core حذف شده‌است

در EF 6.x در کنار کلاس Db Context یک کلاس Configuration هم وجود داشت که برای مثال امکان چنین تعریفی در آن میسر هست:
public Configuration()
{
   AutomaticMigrationsEnabled = true;
}
کار آن مهاجرت خودکار اطلاعات context به بانک اطلاعاتی بود؛ بدون نیازی به استفاده از دستورات خط فرمان مرتبط. تمام این موارد از EF Core حذف شده‌اند و علت آن‌را می‌توانید در توضیحات یکی از اعضای تیم EF Core در اینجا مطالعه کنید و خلاصه‌ی آن به این شرح است:
با حذف مهاجرت خودکار:
- دیگر نیازی نیست تا model snapshots در بانک اطلاعاتی ذخیره شوند (همان ساده شدن ساختار جدول ذخیره سازی تاریخچه‌ی مهاجرت‌های فوق).
- در حالت افزودن یک مرحله‌ی مهاجرت، دیگر نیازی به کوئری گرفتن از بانک اطلاعاتی نخواهد بود (سرعت بیشتر).
- می‌توان چندین مرحله‌ی مهاجرت را افزود بدون اینکه الزاما مجبور به اعمال آن‌ها به بانک اطلاعاتی باشیم.
- کاهش کدهای مدیریت ساختار بانک اطلاعاتی.
- تیم‌ها برای یکی کردن تغییرات خود مشکلی نخواهند داشت چون دیگر snapshot مدل‌ها در جدول __EFMigrationsHistory ذخیره نمی‌شود.

بنابراین در EF Core می‌توان مهاجرت v1 را اضافه کرد. سپس تغییراتی را در کدها اعمال کرد. در ادامه مهاجرت v2 را تولید کرد و در آخر کار اعمال یکجای این‌ها را به بانک اطلاعاتی انجام داد.

هرچند در اینجا اگر می‌خواهید مرحله‌ی اجرای دستور dotnet ef database update را حذف کنید، می‌توانید از کدهای ذیل نیز استفاده نمائید:
using Core1RtmEmptyTest.Entities;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

namespace Core1RtmEmptyTest.Migrations
{
    public static class DbInitialization
    {
        public static void Initialize(this IServiceScopeFactory scopeFactory)
        {
            using (var serviceScope = scopeFactory.CreateScope())
            {
                var context = serviceScope.ServiceProvider.GetService<ApplicationDbContext>();
                // Applies any pending migrations for the context to the database.
                // Will create the database if it does not already exist.
                context.Database.Migrate();
            }
        }
    }
}
روش فراخوانی آن نیز همانند روش فراخوانی متد SeedData است که پیشتر بحث شد.
کار متد Migrate، ایجاد بانک اطلاعاتی در صورت عدم وجود و سپس اعمال تمام مراحل migration ایی است که در جدول __EFMigrationsHistory ثبت نشده‌اند (دقیقا همان کار دستور dotnet ef database update را انجام می‌دهد).


تفاوت متد Database.EnsureCreated با متد Database.Migrate

اگر به متدهای context.Database دقت کنید، یکی از آن‌ها EnsureCreated نام دارد. این متد نیز سبب تولید بانک اطلاعاتی بر اساس ساختار Context برنامه می‌شود. اما هدف آن صرفا استفاده‌ی از آن در آزمون‌های واحد سریع است. از این جهت که جدول __EFMigrationsHistory را تولید نمی‌کند (برخلاف متد Migrate). بنابراین بجز آزمون‌های واحد، در جای دیگری از آن استفاده نکنید چون به دلیل عدم تولید جدول __EFMigrationsHistory توسط آن، قابلیت استفاده‌ی از بانک اطلاعاتی تولید شده‌ی توسط آن با امکانات migrations وجود ندارد. در پایان آزمون واحد نیز می‌توان از متد EnsureDeleted برای حذف این بانک اطلاعاتی موقتی استفاده کرد.



در قسمت بعد، مطالب تکمیلی مهاجرت‌ها را بررسی خواهیم کرد. برای مثال چگونه می‌توان کلاس‌های موجودیت‌ها را به اسمبلی‌های دیگری منتقل کرد.