先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「C#でデータベースを扱いたいのですが、Entity Frameworkって何ですか？」

先生

「Entity Frameworkは、C#でデータベース操作を簡単にしてくれる便利な仕組みです。通常のSQL文を書かなくても、C#のコードだけでデータベースを操作できるんですよ。」

生徒

「それは便利そうですね！具体的にはどんなことができるんですか？」

先生

「データの保存や取得、更新、削除などが、まるでC#のオブジェクトを扱うように簡単にできます。それでは、基本的な概念から見ていきましょう！」

1. Entity Frameworkとは？データベース操作を簡単にする仕組み

Entity Framework（エンティティフレームワーク）は、Microsoftが提供するC#用のORM（Object-Relational Mapping：オブジェクト関係マッピング）ツールです。ORMとは、データベースのテーブルとC#のクラスを結びつけて、データベース操作をオブジェクト指向的に行える仕組みのことです。

通常、データベースを操作するにはSQL文という専用の言語を使う必要があります。例えば「SELECT * FROM Users」のような命令文です。しかし、Entity Frameworkを使えば、このようなSQL文を直接書かなくても、C#のコードだけでデータベース操作ができるようになります。これは、まるで日本語しか話せない人とアメリカ人の間に通訳がいるようなもので、Entity Frameworkが「通訳」の役割を果たしてくれるのです。

Entity Frameworkには主に「EF Core（Entity Framework Core）」と「EF6（Entity Framework 6）」の2つのバージョンがありますが、現在は新しくて軽量なEF Coreが主流となっています。EF Coreは、Windows、Mac、Linuxなど様々な環境で動作する特徴があります。

2. Entity Frameworkでできること

Entity Frameworkを使うと、以下のようなデータベース操作が簡単に実現できます。

データの追加（Create）

新しいデータをデータベースに保存できます。例えば、新規ユーザー登録や商品情報の追加などです。

データの取得（Read）

データベースから条件に合ったデータを検索して取得できます。LINQという便利な構文を使って、まるでC#のコレクションを扱うように検索できます。

データの更新（Update）

既存のデータを変更できます。ユーザー情報の変更や在庫数の更新などに使われます。

データの削除（Delete）

不要になったデータをデータベースから削除できます。

これらの操作は「CRUD操作」と呼ばれ、データベースを扱うアプリケーションの基本となる機能です。CRUDは、Create（作成）、Read（読み取り）、Update（更新）、Delete（削除）の頭文字を取ったものです。

3. エンティティクラスとは？データベースのテーブルをC#で表現

Entity Frameworkでは、データベースのテーブルをエンティティクラスというC#のクラスで表現します。エンティティクラスは、データベースのテーブルの構造をそのままC#のクラスにしたものだと考えてください。

例えば、「商品」を管理するデータベースのテーブルがあったとします。このテーブルには、商品ID、商品名、価格などの列（カラム）があります。これをC#で表現すると、以下のようなクラスになります。


public class Product
{
    public int ProductId { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public decimal Price { get; set; }
    public int Stock { get; set; }
}

このProductクラスが、データベースの「商品テーブル」に対応するエンティティクラスです。ProductIdプロパティは商品ID、Nameプロパティは商品名、Priceプロパティは価格、Stockプロパティは在庫数を表しています。このように、データベースのテーブルとC#のクラスが一対一で対応しているのです。

プロパティとは、クラスの中でデータを保持するための入れ物のようなものです。{ get; set; }という記述は、データの読み書きができることを示しています。

4. DbContextクラス：データベースへの窓口

Entity Frameworkでデータベースを操作するには、DbContextというクラスを使います。DbContextは、データベースとの接続や操作を管理する、いわば「データベースへの窓口」のような役割を果たします。

DbContextを使うには、まずDbContextを継承した独自のクラスを作成します。以下は、商品管理システムのDbContextの例です。


public class ShopDbContext : DbContext
{
    public DbSet<Product> Products { get; set; }
    
    protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
    {
        optionsBuilder.UseSqlServer("接続文字列");
    }
}

DbSet<Product>は、データベース内の商品テーブルを表しています。DbSetは、エンティティクラスのコレクションのようなもので、テーブル全体を操作するためのものです。OnConfiguringメソッドでは、どのデータベースに接続するかを設定します。この例では、SQL Serverというデータベースを使う設定になっています。

接続文字列とは、データベースの場所やログイン情報などを含む文字列のことです。実際には、「Server=localhost;Database=ShopDB;...」のような形式で記述します。

5. 実際のデータ操作：追加・取得・更新・削除のコード例

それでは、Entity Frameworkを使った実際のデータ操作を見ていきましょう。ここでは、商品データの追加、取得、更新、削除の例を紹介します。

データの追加

新しい商品をデータベースに追加する例です。


using (var context = new ShopDbContext())
{
    var newProduct = new Product
    {
        Name = "ノートパソコン",
        Price = 89800,
        Stock = 15
    };
    
    context.Products.Add(newProduct);
    context.SaveChanges();
    
    Console.WriteLine("商品を追加しました。");
}

using文を使うことで、データベース接続を自動的に閉じることができます。Addメソッドで新しい商品を追加し、SaveChangesメソッドで実際にデータベースに保存します。SaveChangesを呼ばないと、メモリ上で変更されただけで、データベースには保存されないので注意が必要です。

データの取得

データベースから商品を検索して取得する例です。LINQという便利な構文を使います。


using (var context = new ShopDbContext())
{
    var expensiveProducts = context.Products
        .Where(p => p.Price > 50000)
        .OrderBy(p => p.Price)
        .ToList();
    
    foreach (var product in expensiveProducts)
    {
        Console.WriteLine($"商品名: {product.Name}, 価格: {product.Price}円");
    }
}


商品名: ノートパソコン, 価格: 89800円

この例では、価格が50000円より高い商品を検索して、価格順に並べ替えています。Whereメソッドで条件を指定し、OrderByメソッドで並べ替え、ToListメソッドで結果をリストとして取得しています。LINQを使うことで、まるでC#のコレクションを操作するように、データベースを検索できるのです。

データの更新

既存の商品データを更新する例です。


using (var context = new ShopDbContext())
{
    var product = context.Products.First(p => p.Name == "ノートパソコン");
    product.Price = 79800;
    product.Stock = 20;
    
    context.SaveChanges();
    
    Console.WriteLine("商品情報を更新しました。");
}

Firstメソッドで条件に合う最初の商品を取得し、プロパティを変更してからSaveChangesを呼び出すことで、データベースの内容が更新されます。Entity Frameworkは、取得したオブジェクトの変更を自動的に追跡しているため、変更されたプロパティだけをデータベースに反映してくれます。

データの削除

商品をデータベースから削除する例です。


using (var context = new ShopDbContext())
{
    var product = context.Products.First(p => p.ProductId == 1);
    context.Products.Remove(product);
    context.SaveChanges();
    
    Console.WriteLine("商品を削除しました。");
}

Removeメソッドで削除対象の商品を指定し、SaveChangesを呼び出すことで、データベースから実際に削除されます。

6. Code FirstとDatabase First：開発アプローチの違い

Entity Frameworkには、主に2つの開発アプローチがあります。

Code Firstアプローチ

Code Firstは、C#のコードを先に書いて、そこからデータベースを自動生成する方法です。エンティティクラスを定義すると、Entity Frameworkが自動的にデータベースのテーブルを作成してくれます。新しいプロジェクトを始める場合や、データベース設計の自由度が高い場合に適しています。

Code Firstでは、マイグレーションという機能を使って、データベース構造の変更を管理できます。例えば、エンティティクラスに新しいプロパティを追加したら、マイグレーションを実行することで、データベースのテーブルにも自動的に新しい列が追加されます。

Database Firstアプローチ

Database Firstは、既存のデータベースから、C#のエンティティクラスを自動生成する方法です。すでにデータベースが存在している場合や、データベース管理者が別にいてデータベース設計を担当している場合に適しています。

Database Firstでは、Visual Studioなどのツールを使って、データベースに接続し、テーブル構造を読み取って、対応するC#クラスを自動生成します。手作業でエンティティクラスを書く必要がないため、既存システムとの連携がスムーズです。

現在の主流は、柔軟性が高く、バージョン管理がしやすいCode Firstアプローチです。しかし、どちらを選ぶかはプロジェクトの状況によって決めるとよいでしょう。

7. リレーションシップ：テーブル同士の関連付け

実際のアプリケーションでは、複数のテーブルが関連し合っています。例えば、「注文」テーブルと「商品」テーブルは関連していますよね。一つの注文には複数の商品が含まれることもあります。Entity Frameworkでは、このようなテーブル間の関係をリレーションシップとして表現できます。

主なリレーションシップには、以下の3種類があります。

一対一（One-to-One）：1つのエンティティが、別の1つのエンティティと関連する関係。例：ユーザーと詳細プロフィール
一対多（One-to-Many）：1つのエンティティが、複数のエンティティと関連する関係。例：顧客と注文（1人の顧客が複数の注文を持つ）
多対多（Many-to-Many）：複数のエンティティが、複数のエンティティと関連する関係。例：学生と授業（1人の学生が複数の授業を取り、1つの授業に複数の学生が参加する）

Entity Frameworkでは、ナビゲーションプロパティというものを使って、これらのリレーションシップを簡単に扱えます。例えば、注文クラスから関連する顧客情報に直接アクセスできるようになります。これにより、複雑なSQL結合文を書かなくても、関連データを簡単に取得できるのです。

8. LINQとの連携：強力なデータ検索機能

Entity Frameworkの大きな特徴の一つが、LINQ（Language Integrated Query：統合言語クエリ）との連携です。LINQは、C#の中でデータを検索・操作するための構文で、Entity Frameworkと組み合わせることで、非常に強力なデータベース検索が可能になります。

LINQを使うと、以下のような複雑な検索も簡単に記述できます。