net core天馬行空系列-各大資料庫快速批量插入數據方法彙總

来源:https://www.cnblogs.com/hezp/archive/2022/07/28/16519431.html
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1.前言 hi，大家好，我是三合。我是怎麼想起寫一篇關於資料庫快速批量插入的博客的呢？事情起源於我們工作中的一個需求，簡單來說，就是有一個定時任務，從資料庫里獲取大量數據，在應用層面經過處理後再把結果批量插入回到資料庫里。這個任務每十分鐘執行一次，但是有的時候數據量太大，迴圈插入資料庫的時候會超時， ...


1.前言

hi，大家好，我是三合。我是怎麼想起寫一篇關於資料庫快速批量插入的博客的呢？事情起源於我們工作中的一個需求，簡單來說，就是有一個定時任務，從資料庫里獲取大量數據，在應用層面經過處理後再把結果批量插入回到資料庫里。這個任務每十分鐘執行一次，但是有的時候數據量太大，迴圈插入資料庫的時候會超時，導致任務失敗，所以這個時候我就開始研究怎麼快速批量插入資料庫，因為我們用的資料庫是Oracle，所以我首先研究了Oracle的快速批量插入，後面我一想那其他類型的資料庫肯定也有這樣的需求，於是我在找了很多資料，並且反覆實驗後，終於完美解決了mysql,sqlServer以及Oracle的快速批量插入，sqlite自身不支持，所以沒有sqlite，特地整理成這篇文章，分享給大家。

2.測試前準備

添加一個具有絕大多數類型屬性的實體類，用來完整測驗批量插入效果,該實體類用於mysql和sqlserver的測試。

public class NullableTable
{
    [DatabaseGenerated(DatabaseGeneratedOption.Identity)]
    [Key]
    public int Id { get; set; }
    [Description("Int2")]
    public int? Int2 { get; set; }
    [Description("Long2")]
    public long? Long2 { get; set; }

    public float? Float2 { get; set; }
    public double? Double2 { get; set; }

    public decimal? Decimal2 { get; set; }

    [DecimalPrecision(20,4)]
    public decimal? Decimal3 { get; set; }

    public Guid? Guid2 { get; set; }

    public short? Short2 { get; set; }

    public DateTime? DateTime2 { get; set; }

    public bool? Bool2 { get; set; }

    public TimeSpan? TimeSpan2 { get; set; }

    public byte? Byte2 { get; set; }


    [StringLength(100)]
    public string String2 { get; set; }
    public string String3 { get; set; }

    public Enum2? Enum2 { get; set; }

    [Column("TestInt3")]
    [Description("Int2")]
    public int? Int3 { get; set; }
}

 public enum Enum2
    {
        x,
        y
    }

因為oracle資料庫我們習慣於表名和欄位名大寫，所以oracle的測試實體類定義如下：

[Table("NULLABLETABLE")]
[Description("NullableTable")]
public class NullableTable
{
    [DatabaseGenerated(DatabaseGeneratedOption.Identity)]
    [Key]
    [Column("ID")]
    public int Id { get; set; }
    [Description("Int2")]
    [Column("INT2")]
    public int? Int2 { get; set; }
    [Description("Long2")]
    [Column("LONG2")]
    public long? Long2 { get; set; }
    [Column("FLOAT2")]
    public float? Float2 { get; set; }
    [Column("DOUBLE2")]
    public double? Double2 { get; set; }
    [Column("DECIMAL2")]
    public decimal? Decimal2 { get; set; }
    [Column("DECIMAL3")]
    [DecimalPrecision(20,4)]
    public decimal? Decimal3 { get; set; }
    [Column("GUID2")]
    public Guid? Guid2 { get; set; }
    [Column("SHORT2")]
    public short? Short2 { get; set; }
    [Column("DATETIME2")]
    public DateTime? DateTime2 { get; set; }
    [Column("BOOL2")]
    public bool? Bool2 { get; set; }
    [Column("TIMESPAN2")]
    public TimeSpan? TimeSpan2 { get; set; }
    [Column("BYTE2")]
    public byte? Byte2 { get; set; }

    [Column("STRING2")]
    [StringLength(100)]
    public string String2 { get; set; }
    [Column("STRING3")]
    public string String3 { get; set; }
    [Column("ENUM2")]
    public Enum2? Enum2 { get; set; }

    [Column("TESTINT3")]
    [Description("Int2")]
    public int? Int3 { get; set; }
}

實驗我們採用的是code first，先利用SummerBoot框架的可用於依賴註入的，資料庫表和c#實體類互相轉換的介面實現功能從實體類生成相應的資料庫表，本次實驗批量插入2w條數據來對比時間，定義一個列表，用迴圈的方式給這個列表添加2w條數據。

var nullableTableList3 = new List<NullableTable>();
var now = DateTime.Now;
for (int i = 0; i < 20000; i++)
{
    var a = new NullableTable()
    {
        Int2 = 2,
        Bool2 = true,
        Byte2 = 1,
        DateTime2 = now,
        Decimal2 = 1m,
        Decimal3 = 1.1m,
        Double2 = 1.1,
        Float2 = (float)1.1,
        Guid2 = Guid.NewGuid(),
        Id = 0,
        Short2 = 1,
        TimeSpan2 = TimeSpan.FromHours(1),
        String2 = "sb",
        String3 = "sb",
        Long2 = 2,
        Enum2 = Model.Enum2.y,
        Int3 = 4
    };
    nullableTableList3.Add(a);
}

資料庫驅動上的選擇是這樣的，sqlserver採用微軟官方驅動System.Data.SqlClient，oracle採用官方驅動Oracle.ManagedDataAccess.Core，mysql採用社區驅動MySqlConnector（為啥mysql不採用官方的驅動呢？因為官方的驅動封裝的太差了，社區的驅動支持列名映射，同時項目里官方驅動和社區驅動可以共存）。
同時快速批量插入均支持非同步同步，這裡僅演示同步，非同步的實現基本一樣。

3.sqlserver快速批量插入

sqlserver官方提供的批量插入方式是SqlBulkCopy，參數為一個dataTable對象，原生的批量插入代碼如下,採用StopWatch類進行計時,測試前都會用DELETE from NullableTable 語句清空表，測試里迴圈跑5次，獲取總時間後除以5獲取平均值，合計插入10w條數據。

var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
  using (var dbConnection = new SqlConnection(connectionString))
  {
      dbConnection.Open();

      SqlBulkCopy sqlBulkCopy = new SqlBulkCopy(dbConnection, SqlBulkCopyOptions.KeepIdentity,
          null);
      sqlBulkCopy.BatchSize = 20000;
      sqlBulkCopy.DestinationTableName = "NullableTable";
      //針對列名做一下映射
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Int2", "Int2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Bool2", "Bool2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Byte2", "Byte2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("DateTime2", "DateTime2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Decimal2", "Decimal2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Decimal3", "Decimal3");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Double2", "Double2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Float2", "Float2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Guid2", "Guid2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Short2", "Short2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("TimeSpan2", "TimeSpan2");

      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("String2", "String2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("String3", "String3");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Long2", "Long2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Enum2", "Enum2");
      sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add("Int3", "TestInt3");
      //將實體類列表轉換成dataTable
      var table = nullableTableList3.ToDataTable();
      sqlBulkCopy.WriteToServer(table);
  }

}
sw.Stop();            
var totalTime= sw.ElapsedMilliseconds;
var avgValue = totalTime / 5;

實驗結果如下，sql server中：
採用快速批量插入10w條數據，時間合計1858毫秒，平均插入2w條數據僅需371毫秒。
採用insert into語句，迴圈插入10w條數據，時間合計457606毫秒，平均插入2w條數據需91521毫秒。

4.實體類列表轉dataTable的擴展方法

這裡有一個實體類列表轉dataTable的擴展方法，採用的是表達式樹+構建委托的方式，性能不錯，大家可以參考，代碼實現如下。

public static ConcurrentDictionary<string, object> CacheDictionary = new ConcurrentDictionary<string, object>();
/// <summary>
/// 構建一個object數據轉換成一維數組數據的委托
/// </summary>
/// <param name="objType"></param>
/// <param name="propertyInfos"></param>
/// <returns></returns>
public static Func<T, object[]> BuildObjectGetValuesDelegate<T>(List<PropertyInfo> propertyInfos) where T : class
{
    var objParameter = Expression.Parameter(typeof(T), "model");
    var selectExpressions = propertyInfos.Select(it => BuildObjectGetValueExpression(objParameter, it));
    var arrayExpression = Expression.NewArrayInit(typeof(object), selectExpressions);
    var result = Expression.Lambda<Func<T, object[]>>(arrayExpression, objParameter).Compile();
    return result;
}


/// <summary>
/// 構建對象獲取單個值得
/// </summary>
/// <param name="modelExpression"></param>
/// <param name="propertyInfo"></param>
/// <returns></returns>
public static Expression BuildObjectGetValueExpression(ParameterExpression modelExpression, PropertyInfo propertyInfo)
{
    var propertyExpression = Expression.Property(modelExpression, propertyInfo);
    var convertExpression = Expression.Convert(propertyExpression, typeof(object));
    return convertExpression;
}

public static DataTable ToDataTable<T>(this IEnumerable<T> source, List<PropertyInfo> propertyInfos = null,bool useColumnAttribute=false) where T : class
{
    var table = new DataTable("template");
    if (propertyInfos == null || propertyInfos.Count == 0)
    {
        propertyInfos = typeof(T).GetProperties().Where(it => it.CanRead).ToList();
    }
    foreach (var propertyInfo in propertyInfos)
    {
        var columnName=useColumnAttribute?(propertyInfo.GetCustomAttribute<ColumnAttribute>()?.Name?? propertyInfo.Name) : propertyInfo.Name;
        table.Columns.Add(columnName, ChangeType(propertyInfo.PropertyType));
    }

    Func<T, object[]> func;
    var key = typeof(T).FullName + propertyInfos.Select(it => it.Name).ToList().StringJoin();
    if (CacheDictionary.TryGetValue(key, out var cacheFunc))
    {
        func = (Func<T, object[]>)cacheFunc;
    }
    else
    {
        func = BuildObjectGetValuesDelegate<T>(propertyInfos);
        CacheDictionary.TryAdd(key, func);
    }

    foreach (var model in source)
    {
        var rowData = func(model);
        table.Rows.Add(rowData);
    }

    return table;
}

private static Type ChangeType(Type type)
{
    if (type.IsNullable())
    {
        type = Nullable.GetUnderlyingType(type);
    }

    return type;
}

5.oracle快速批量插入

oracle官方提供的批量插入方式是ArrayBindCount，即數組批量插入，原生的批量插入代碼如下，計時方式與sqlserver相同

var total = 20000;
var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    var connection = new OracleConnection(connectionString);
    connection.Open();
    int?[] Int2 = new int?[total];
    bool[] Bool2 = new bool[total];
    byte[] Byte2 = new byte[total];
    DateTime[] DateTime2 = new DateTime[total];
    decimal?[] Decimal2 = new decimal?[total];
    decimal[] Decimal3 = new decimal[total];
    double[] Double2 = new double[total];
    float[] Float2 = new float[total];
    Guid?[] Guid2 = new Guid?[total];
    short[] Short2 = new short[total];
    TimeSpan[] TimeSpan2 = new TimeSpan[total];
    string[] String2 = new string[total];
    string[] String3 = new string[total];
    long[] Long2 = new long[total];
    Enum2[] Enum2 = new Enum2[total];

    for (int j = 0; j < total; j++)
    {
        Int2[j] = 2;
        Bool2[j] = true;
        Byte2[j] = 1;
        DateTime2[j] = now;
        Decimal2[j] = 1m;
        Decimal3[j] = 1.1m;
        Double2[j] = 1.1;
        Float2[j] = (float) 1.1;
        Guid2[j] = Guid.NewGuid();
        Short2[j] = 1;
        TimeSpan2[j] = TimeSpan.FromHours(1);
        String2[j] = "sb";
        String3[j] = "sb";
        Long2[j] = 2;
        Enum2[j] = Model.Enum2.y;
    }

    var c = (int) Model.Enum2.y;
    OracleParameter pInt2 = new OracleParameter();
    pInt2.OracleDbType = OracleDbType.Int32;
    pInt2.Value = Int2;

    OracleParameter pBool2 = new OracleParameter();
    pBool2.OracleDbType = OracleDbType.Byte;
    pBool2.Value = Bool2;

    OracleParameter pByte2 = new OracleParameter();
    pByte2.OracleDbType = OracleDbType.Byte;
    pByte2.Value = Byte2;

    OracleParameter pDateTime2 = new OracleParameter();
    pDateTime2.OracleDbType = OracleDbType.TimeStamp;
    pDateTime2.Value = DateTime2;

    OracleParameter pDecimal2 = new OracleParameter();
    pDecimal2.OracleDbType = OracleDbType.Decimal;
    pDecimal2.Value = Decimal2;

    OracleParameter pDecimal3 = new OracleParameter();
    pDecimal3.OracleDbType = OracleDbType.Decimal;
    pDecimal3.Value = Decimal3;

    OracleParameter pDouble2 = new OracleParameter();
    pDouble2.OracleDbType = OracleDbType.Double;
    pDouble2.Value = Double2;

    OracleParameter pFloat2 = new OracleParameter();
    pFloat2.OracleDbType = OracleDbType.BinaryFloat;
    pFloat2.Value = Float2;


    OracleParameter pGuid2 = new OracleParameter();
    pGuid2.OracleDbType = OracleDbType.Raw;
    pGuid2.Value = Guid2;

    OracleParameter pShort2 = new OracleParameter();
    pShort2.OracleDbType = OracleDbType.Int16;
    pShort2.Value = Short2;

    OracleParameter pTimeSpan2 = new OracleParameter();
    pTimeSpan2.OracleDbType = OracleDbType.IntervalDS;
    pTimeSpan2.Value = TimeSpan2;

    OracleParameter pString2 = new OracleParameter();
    pString2.OracleDbType = OracleDbType.Varchar2;
    pString2.Value = String2;

    OracleParameter pString3 = new OracleParameter();
    pString3.OracleDbType = OracleDbType.Varchar2;
    pString3.Value = String3;


    OracleParameter pLong2 = new OracleParameter();
    pLong2.OracleDbType = OracleDbType.Long;
    pLong2.Value = Long2;

    OracleParameter pEnum2 = new OracleParameter();
    pEnum2.OracleDbType = OracleDbType.Byte;
    pEnum2.Value = Enum2;
    // create command and set properties
    OracleCommand cmd = connection.CreateCommand();
    cmd.CommandText =
        "INSERT INTO NULLABLETABLE (INT2, LONG2, FLOAT2, DOUBLE2, DECIMAL2, DECIMAL3, GUID2, SHORT2, DATETIME2, BOOL2, TIMESPAN2, BYTE2, STRING2, STRING3,ENUM2) VALUES(:1,:2,:3,:4,:5,:6,:7,:8,:9,:10,:11,:12,:13,:14,:15)";
    cmd.ArrayBindCount = total;
    cmd.Parameters.Add(pInt2);
    cmd.Parameters.Add(pLong2);
    cmd.Parameters.Add(pFloat2);
    cmd.Parameters.Add(pDouble2);
    cmd.Parameters.Add(pDecimal2);
    cmd.Parameters.Add(pDecimal3);
    cmd.Parameters.Add(pGuid2);
    cmd.Parameters.Add(pShort2);
    cmd.Parameters.Add(pDateTime2);
    cmd.Parameters.Add(pBool2);
    cmd.Parameters.Add(pTimeSpan2);
    cmd.Parameters.Add(pByte2);
    cmd.Parameters.Add(pString2);
    cmd.Parameters.Add(pString3);
    cmd.Parameters.Add(pEnum2);
    cmd.ExecuteNonQuery();
}
sw.Stop();

var totalTime = sw.ElapsedMilliseconds;
var avgValue = totalTime / 5;

實驗結果如下，oracle中：
採用快速批量插入10w條數據，時間合計2323毫秒，平均插入2w條數據僅需464毫秒。
採用insert into語句，迴圈插入10w條數據，時間合計462837毫秒，平均插入2w條數據僅需92567毫秒。

6.mysql快速批量插入

mysql社區驅動MySqlConnector提供的批量插入方式是SqlBulkCopy，基於mysql自身的文件上傳機制進行批量插入，參數為一個dataTable對象，原生的批量插入代碼如下,計時方式與sqlserver相同,同時，mysql的連接字元串里要添加";AllowLoadLocalInfile=true"，即連接字元串的形式應該是"Server= ;Database=;User ID=;Password=;AllowLoadLocalInfile=true"，同時在mysql資料庫上執行"set global local_infile=1"開啟批量上傳

var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
for (int j = 0; j < 5; j++)
{
    using (var dbConnection = new MySqlConnection(connectionString))
    {
        dbConnection.Open();

        MySqlBulkCopy sqlBulkCopy = new MySqlBulkCopy(dbConnection, null);
        sqlBulkCopy.DestinationTableName = "NullableTable";
        var propertys = typeof(NullableTable).GetProperties()
            .Where(it => it.CanRead && it.GetCustomAttribute<NotMappedAttribute>() == null).ToList();

        for (int i = 0; i < propertys.Count; i++)
        {
            var property = propertys[i];
            var columnName = property.GetCustomAttribute<ColumnAttribute>()?.Name ?? property.Name;

            if (property.PropertyType.GetUnderlyingType() == typeof(Guid))
            {
                sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add(new MySqlBulkCopyColumnMapping(i, "@tmp",
                    $"{columnName} =unhex(@tmp)"));
            }
            else
            {
                sqlBulkCopy.ColumnMappings.Add(new MySqlBulkCopyColumnMapping(i, columnName));
            }
        }

        var table = nullableTableList3.ToDataTable();

        SbUtil.ReplaceDataTableColumnType<Guid, byte[]>(table, guid1 => guid1.ToByteArray());
        var c = sqlBulkCopy.WriteToServer(table);
    }
}

sw.Stop();

var totalTime = sw.ElapsedMilliseconds;
var avgValue = totalTime / 5;

實驗結果如下，mysql中：
採用快速批量插入10w條數據，時間合計2350毫秒，平均插入2w條數據僅需470毫秒。
採用insert into語句，迴圈插入10w條數據，時間合計414700毫秒，平均插入2w條數據需82940毫秒。

在mysql中c#的guid對應的mysql欄位類型為varbinary(16)，所以table里的guid要轉換為位元組數組，否則插入資料庫後，guid的值就會變成亂碼,位元組數組傳遞到mysql服務端後利用unhex函數進行解析，即可正常保存guid類型。 將table里guid的值轉為位元組數組的方法-SbUtil.ReplaceDataTableColumnType的代碼實現如下：

/// <summary>
/// 替換dataTable里的列類型
/// </summary>
/// <param name="dt"></param>
public  static void ReplaceDataTableColumnType<OldType,NewType>(DataTable dt,Func<OldType, NewType> replaceFunc)
{
    var needUpdateColumnIndexList = new List<int>();
    var needUpdateColumnNameList = new List<string>();
    
    for (int i = 0; i < dt.Columns.Count; i++)
    {
        var column = dt.Columns[i];
        if (column.DataType.GetUnderlyingType() == typeof(OldType))
        {
            needUpdateColumnIndexList.Add(i);
            needUpdateColumnNameList.Add(column.ColumnName);
          
        }
    }

    if (needUpdateColumnIndexList.Count == 0)
    {
        return;
    }

    var nameMapping = new Dictionary<string, string>();
    for (int i = 0; i < needUpdateColumnIndexList.Count; i++)
    {
        var oldColumnName = needUpdateColumnNameList[i];
        var newColumnName = Guid.NewGuid().ToString("N");
        nameMapping.Add(newColumnName, oldColumnName);
      
        dt.Columns.Add(newColumnName, typeof(byte[])).SetOrdinal(needUpdateColumnIndexList[i]);
        for (int j = 0; j < dt.Rows.Count; j++)
        {
            var c = (dt.Rows[j][oldColumnName]);
            dt.Rows[j][newColumnName] = replaceFunc((OldType)(dt.Rows[j][oldColumnName]));
        }
        dt.Columns.Remove(oldColumnName);
    }
    
    for (int i = 0; i < dt.Columns.Count; i++)
    {
        var columnName = dt.Columns[i].ColumnName;
        if (nameMapping.ContainsKey(columnName))
        {
            dt.Columns[i].ColumnName = nameMapping[columnName];
        }
    }

}

7.SummerBoot對各資料庫快速批量插入的封裝

基於以上各種資料庫對於快速批量插入的原生寫法過於複雜難記，SummerBoot對其進行了封裝，在聲明式編程的理念下，封裝後僅需3步即可快速批量插入，這裡以sqlserver舉例。

7.1在StartUp.cs中添加summerBoot的服務支持

services.AddSummerBoot();
services.AddSummerBootRepository(it =>
{
    it.DbConnectionType = typeof(SqlConnection);
    it.ConnectionString = connectionString;
});

7.2添加倉儲介面

[AutoRepository]
public interface INullableTableRepository : IBaseRepository<NullableTable>
{
    
}

7.3註入倉儲介面後直接調用FastBatchInsert方法

var sw = new Stopwatch();
sw.Start();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    nullableTableRepository.FastBatchInsert(nullableTableList3);
}
sw.Stop();
  
var totalTime= sw.ElapsedMilliseconds;
var avgValue = totalTime / 5;

實驗結果如下，sql server中：
採用SummerBoot統一封裝後快速批量插入10w條數據，時間合計3926（原生快速批量寫法1858）毫秒，平均插入2w條數據僅需785(原生快速批量寫法371)毫秒。從對比可以看出，經過SummerBoot封裝後，快速批量插入所花費的時間有所增加，但是對於這麼大數據量而言，這點多消耗的時間和節省的開發量對比，不值一提。

寫在最後

SummerBoot是一款聲明式編程框架，專註於”做什麼”而不是”如何去做”，更多用法，可參考SummerBoot文檔，也可以加入QQ群:799648362反饋建議。同時各位看官，如果你覺得這篇文章還不錯的話，請幫忙一鍵三連哦(推薦+關註+github star)


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