PolyglotNotebooksStudy/Docs/多语言笔记.2.1.操作数据库-SQL内核.md

操作数据库
=========
原理：使用#!connect命令，连接子内核进行操作。可以连接MSSQL、SQLite、PostgreSQL等；
## 初始化
运行各单元格之前，必须先执行一次。
```csharp
//全局初始化
#!import "./Base.ipynb"

#r "nuget:Microsoft.Identity.Client,4.66.2"

//共享
using Microsoft.DotNet.Interactive;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Commands;
```
## 连接数据库(SQL Server 2019为例)
### 第一步：C#内核单元格中，引入相关的 nuget 包
每种数据库都有自己的包，形如 Microsoft.DotNet.Interactive.DbName, SQL Server的包为 Microsoft.DotNet.Interactive.SqlServer
+ 在 `VS Code 终端的 NuGet 包管理` 里输入 `Microsoft.DotNet.Interactive.` 查询(把预览给勾上)
![image](./assets/images/NuGet1.jpg)

+ 在[NuGet官网](https://www.nuget.org/)搜索 `Microsoft.DotNet.Interactive.`
![image](./assets/images/NuGet2.jpg)
```csharp
//引入 SqlServer 的 NuGet 包
#r "nuget:Microsoft.DotNet.Interactive.SqlServer,*-*"
```
### 第二步：使用 #！connect 命令的语法，连接数据库子内核
使用魔术命令 `#!connect mssql --kernel-name SqlServerKernelDemo "Server=.\SQL2019;Database=study;User Id=sa;Password=gly-bicijinlian;TrustServerCertificate=true;"`

实测有缺点：
+ 不能重复执行：重复执行会报错
+ 连接字符串必须是真实字符串：不能是变量，不灵活；明文"不安全",比如演示环境

变通用法：在C#程序中，拼接好魔术命令`#!connect`，再发送给内核执行
```csharp
// 连接魔术命令：
// #!connect mssql --kernel-name SqlServerKernelDemo "Server=.\SQL2019;Database=study;User Id=sa;Password=密码;TrustServerCertificate=true;"

//优化用法
{
    //内核名：魔法命令中的内核名，执行后会自动加 sql- 前缀，做为内核名被使用
    string magicCommandKernelName =  "SqlServerKernelDemo";
    string completeKernelName = "sql-" + magicCommandKernelName;

    //引入内核：可重复执行
    if(Microsoft.DotNet.Interactive.Kernel.Root.FindKernelByName(completeKernelName) == null)
    {
        var connectKernelCode = $"#!connect mssql --kernel-name {magicCommandKernelName} \"{SharedDbConnect.MsSqlConnectionString}\"";
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode,  "csharp"));
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"名为 {completeKernelName} 的内核已存在。需要新内核时，请为--kernel-name参数使用不同的值, 本次执行不做任何更改！");
    }
}
```
## 查询数据库(SQL Server 2019为例)
使用SQL语法，进行数据库操作
```sql-SqlServerKernelDemo
--语句选择 #!connect 命令设置的SQL内核名
#!sql-SqlServerKernelDemo

--原始SQL查询语句
select top 10 * from student
```
使用SQL语法，进行数据库操作
```sql-SqlServerKernelDemo
--右下方：选择的SQL内核

--原始SQL查询语句
select top 10 * from student
```
## 连接数据库：使用 `--create-dbcontext` 参数，自动创建 EFCore 上下文 `DbContext`
说明：目前默认情况下，Microsoft.DotNet.Interactive.SqlServer里引用的Microsoft.Identity.Client包，与环境中不一样，故需要单独引用特定版本的Microsoft.Identity.Client包，不知道后续官方是否会改正。目前单独包引用放在初始化单元格。
### 带 `--create-dbcontext` 参数的连接
```csharp
/* 连接魔术命令
   给 #!connect mssql 加 --create-dbcontext 参数：连接操作，会执行下面的任务：
    1、搭建EFCore基架,并初始化 DBContext 的实例: xxxx
    2、安装包相关Nuget包,详情见输出
    3、添加新的子内核 #!sql-xxx
**/

//注意：由于引用的Microsoft.Identity.Client包，版本冲突，目前把 Microsoft.Identity.Client的引用，放在 Microsoft.DotNet.Interactive.SqlServer之前
// #r "nuget:Microsoft.Identity.Client,4.66.2" 放入初始化

//优化用法
{
    //内核名：魔法命令中的内核名，执行后会自动加 sql- 前缀，做为内核名被使用
    string magicCommandKernelName =  "SqlServerKernelWithEF";
    string completeKernelName = "sql-" + magicCommandKernelName;

    //引入内核：可重复执行
    if(Microsoft.DotNet.Interactive.Kernel.Root.FindKernelByName(completeKernelName) == null)
    {
        var connectKernelCode = $"#!connect mssql --kernel-name {magicCommandKernelName} \"{SharedDbConnect.MsSqlConnectionString}\" --create-dbcontext";
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode,  "csharp"));
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"名为 {completeKernelName} 的内核已存在。需要新内核时，请为--kernel-name参数使用不同的值, 本次执行不做任何更改！");
    }
}
```
### SQL内核中使用(与一般连接一样使用)
```sql-SqlServerKernelWithEF
--原始SQL查询语句
select top 5 * from student
```
### C#语句中，直接使用 DbContext 上下文
```csharp
//连接建立后，执行环境中就有了相关的类：DBContext等
/* 因为类型版本问题，不能实际执行；后续看
{
    //直接查询
    var t = SqlServerKernelWithEF.Students.Take(5).ToList();
    display(t);

    //EF内执行SQL语句
    FormattableString fs = $"select top 3 * from Student;";
    var c = SqlServerKernelWithEF.Database.ExecuteSql(fs);
    display(c);
}
*/
```
## 共享数据库操作结果数据(仅支持SQL Server数据库，以SQL Server 2019为例)
### 1、引入NuGet包(引入一次就好，为明确步骤再次引入)
```csharp
#r "nuget:Microsoft.DotNet.Interactive.SqlServer,*-*"
```
### 2、连接内核命令：生成新SQL内核
```csharp
//优化变通方式
{
    //内核名：魔法命令中的内核名，执行后会自动加 sql- 前缀，做为内核名被使用
    string magicCommandKernelName =  "SqlServerKernelShared";
    string completeKernelName = "sql-" + magicCommandKernelName;

    //引入内核：可重复执行
    if(Microsoft.DotNet.Interactive.Kernel.Root.FindKernelByName(completeKernelName) == null)
    {
        var connectKernelCode = $"#!connect mssql --kernel-name {magicCommandKernelName} \"{SharedDbConnect.MsSqlConnectionString}\"";
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode,  "csharp"));
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"名为 {completeKernelName} 的内核已存在。需要新内核时，请为--kernel-name参数使用不同的值, 本次执行不做任何更改！");
    }
}
```
### 3、共享方式使用第2步生成的新SQL内核，操作数据库(使用了 --name 命令参数)
```sql-SqlServerKernelShared
#!sql-SqlServerKernelShared --name sqlServerKernelQueryShared

SELECT top 5 Id,Name,Age from Student;
SELECT 5 as Count;
```
### 4、多种方式使用查询共享数据
```csharp
//C#语言中使用：查询共享数据

#!set --name fromMsSqlQueryShared --value @sql-SqlServerKernelShared:sqlServerKernelQueryShared
using Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.TabularData;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting;
/**
   说明：这里获取到的共享SQL结果，实质是SQL操作结果的Json序列化字符串；
   在C#单元格里，默认被反序列化为了 System.Text.Json.JsonElement,其根元素RootElement，是结果集合(几条SQL语句，结果集就有几项)
   .dot interactive程序集中，序列化时，实际是使用 System.Text.Json 序列化的 TabularDataResource 类(在Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.TabularData命名空间)的集合

   所以C#中使用共享数据，有两种方式：直接操作System.Text.Json.JsonElement对象和反序列化为TabularDataResource数组
*/
//使用共享数据：直接操作JsonElement对象
{
    //有几个操作结果，fromMsSqlQuery.RootElement中就有几个结果集
    var dataSet = fromMsSqlQueryShared.RootElement;

    //第一个查询结果集
    var dataTable1 = dataSet[0];

    //列结构
    var fieldNames = dataTable1.GetProperty("schema").GetProperty("fields").EnumerateArray().Select(s=>s.GetProperty("name"));

    Console.WriteLine(string.Join("  ",fieldNames));

    //数据
    var data = dataTable1.GetProperty("data").EnumerateArray().AsEnumerable();
    foreach(var row in data)
    {
        Console.WriteLine($"{row.GetProperty("Id")}  {row.GetProperty("Name")}  {row.GetProperty("Age")}");
    }

    //第2个结果集
    var count = fromMsSqlQueryShared.RootElement[1].GetProperty("data")[0].GetProperty("Count");

    //优化：使用Html展示
}

//使用共享数据：反序列化为TabularDataResource数组
{
    var dataSetJsonText = fromMsSqlQueryShared.RootElement.GetRawText();
    var dataTables = System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<List<TabularDataResource>>(dataSetJsonText);

    //结果1
    dataTables[0].Display();
   
    //结果2
    dataTables[1].Display();
}

//使用共享数据：直接转换为TabularDataResource数组
{
    var resource = fromMsSqlQueryShared.RootElement.ToTabularDataResource().Data.ToList();
    resource[0].First(s => s.Key=="data").Value.Display();
}
```
```javascript
//js中使用：查询共享数据
#!set --name fromMsSqlQueryShared --value @sql-SqlServerKernelShared:sqlServerKernelQueryShared
console.log(fromMsSqlQueryShared[0].data)
```
## 各数据库示例
### SQL Server 数据库
```csharp
#r "nuget:Microsoft.DotNet.Interactive.SqlServer,*-*"
```
```csharp
using Microsoft.DotNet.Interactive;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Commands;

//优化方式
{
    //内核名：魔法命令中的内核名，执行后会自动加 sql- 前缀，做为内核名被使用
    string magicCommandKernelName =  "SqlServerKernelStudy";
    string completeKernelName = "sql-" + magicCommandKernelName;

    //引入内核：可重复执行
    if(Microsoft.DotNet.Interactive.Kernel.Root.FindKernelByName(completeKernelName) == null)
    {
        var connectKernelCode = $"#!connect mssql --kernel-name {magicCommandKernelName} \"{SharedDbConnect.MsSqlConnectionString}\"";
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode,  "csharp"));
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"名为 {completeKernelName} 的内核已存在。需要新内核时，请为--kernel-name参数使用不同的值, 本次执行不做任何更改！");
    }
}
```
```sql-SqlServerKernelStudy
--直接执行SQL语句，不共享结果
#!sql-SqlServerKernelStudy
SELECT top 5 * from Student;
```
```sql-SqlServerKernelStudy
--共享操作结果(可多个操作语句)
#!sql-SqlServerKernelStudy --name sqlServerQuerySharedDemo
SELECT top 5 Id,Name,Age from Student;
SELECT 5 as Count;
```
```csharp
#!set --name fromMsSqlQuery --value @sql-SqlServerKernelStudy:sqlServerQuerySharedDemo
using Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.TabularData;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting;
/**
   说明：这里获取到的共享SQL结果，实质是SQL操作结果的Json序列化字符串；
   在C#单元格里，默认被反序列化为了 System.Text.Json.JsonElement,其根元素RootElement，是结果集合(几条SQL语句，结果集就有几项)
   .dot interactive程序集中，序列化时，实际是使用 System.Text.Json 序列化的 TabularDataResource 类(在Microsoft.DotNet.Interactive.Formatting.TabularData命名空间)的集合

   所以C#中使用共享数据，有两种方式：直接操作System.Text.Json.JsonElement对象和反序列化为TabularDataResource数组
*/
//使用共享数据：直接操作JsonElement对象
{
    //有几个操作结果，fromMsSqlQuery.RootElement中就有几个结果集
    var dataSet = fromMsSqlQuery.RootElement;

    //第一个查询结果集
    var dataTable1 = dataSet[0];

    //列结构
    var fieldNames = dataTable1.GetProperty("schema").GetProperty("fields").EnumerateArray().Select(s=>s.GetProperty("name"));

    Console.WriteLine(string.Join("  ",fieldNames));

    //数据
    var data = dataTable1.GetProperty("data").EnumerateArray().AsEnumerable();
    foreach(var row in data)
    {
        Console.WriteLine($"{row.GetProperty("Id")}  {row.GetProperty("Name")}  {row.GetProperty("Age")}");
    }

    //第2个结果集
    var count = fromMsSqlQuery.RootElement[1].GetProperty("data")[0].GetProperty("Count");

    //优化：使用Html展示
}

//使用共享数据：反序列化为TabularDataResource数组
{
    var dataSetJsonText = fromMsSqlQuery.RootElement.GetRawText();
    var dataTables = System.Text.Json.JsonSerializer.Deserialize<List<TabularDataResource>>(dataSetJsonText);

    //结果1
    dataTables[0].Display();
   
    //结果2
    dataTables[1].Display();
}

//使用共享数据：直接转换为TabularDataResource数组
{
    var resource = fromMsSqlQuery.RootElement.ToTabularDataResource().Data.ToList();
    resource[0].First(s => s.Key=="data").Value.Display();
}
```
```javascript
#!set --name fromMsSqlQuery --value @sql-SqlServerKernelStudy:sqlServerQuerySharedDemo
console.log(fromMsSqlQuery[0].data)
```
### PostgreSQL 数据库
```csharp
#r "nuget:Microsoft.DotNet.Interactive.PostgreSQL,*-*"
```
```csharp
//魔术命令
//#!connect postgres --kernel-name PostgreSQLStudy "Host=localhost;Port=5432;Username=postgres;Password=替换成真实密码;Database=Study;"

using Microsoft.DotNet.Interactive;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Commands;

//优化方法
{
    //内核名：魔法命令中的内核名，执行后会自动加 sql- 前缀，做为内核名被使用
    string magicCommandKernelName =  "PostgreSQLStudy";
    string completeKernelName = "sql-" + magicCommandKernelName;

    //引入内核：可重复执行
    if(Microsoft.DotNet.Interactive.Kernel.Root.FindKernelByName(completeKernelName) == null)
    {
        var connectKernelCode = $"#!connect postgres --kernel-name {magicCommandKernelName} \"{SharedDbConnect.PSQLConnectionString}\"";
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode,  "csharp"));
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"名为 {completeKernelName} 的内核已存在。需要新内核时，请为--kernel-name参数使用不同的值, 本次执行不做任何更改！");
    }
}
```
```sql-PostgreSQLStudy
#!sql-PostgreSQLStudy
SELECT * FROM "Student" LIMIT 2;
SELECT COUNT(*) as Count FROM "Student";
```
### SQLite 数据库
```csharp
#r "nuget:Microsoft.DotNet.Interactive.SQLite,*-*"
```
```csharp

/*  各种连接参数

    相对位置:当前目录
    #!connect sqlite --kernel-name SQLiteSharedKernel --connection-string "Data Source=.\assets\database\study.db;"

    绝对目录位置
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=C:\Database\study.db;"
    
    缓存共享
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=.\assets\database\study.db;Cache=Shared;"

    使用带密码
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=.\assets\database\study.db;Cache=Shared;Password=MyEncryptionKey;"
    
    只读模式
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=.\assets\database\study.db;Mode=ReadOnly"

    读写创建模式
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=.\assets\database\study.db;Mode=ReadWriteCreate"

    读写模式
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=.\assets\database\study.db;Mode=ReadWrite"

    私有内存模式
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=:memory:"

    共享内存模式
    #!connect sqlite --kernel-name MySQLiteDemo "Data Source=Sharable;Mode=Memory;Cache=Shared"
*/

using Microsoft.DotNet.Interactive;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Commands;
//优化方法
{
    //内核名：魔法命令中的内核名，执行后会自动加 sql- 前缀，做为内核名被使用
    string magicCommandKernelName =  "SQLiteSharedKernel";
    string completeKernelName = "sql-" + magicCommandKernelName;

    //引入内核：可重复执行
    if(Microsoft.DotNet.Interactive.Kernel.Root.FindKernelByName(completeKernelName) == null)
    {
        var connectKernelCode = $"#!connect sqlite --kernel-name {magicCommandKernelName} --connection-string \"{SharedDbConnect.SQLiteConnectionString}\"";
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode,  "csharp"));
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"名为 {completeKernelName} 的内核已存在。需要新内核时，请为--kernel-name参数使用不同的值, 本次执行不做任何更改！");
    }
}
```
```sql-SQLiteSharedKernel
#!sql-SQLiteSharedKernel
SELECT * FROM Student LIMIT 2;
SELECT COUNT(*) AS Count FROM Student;
```
### DuckDB 数据库
```csharp
#r "nuget:Microsoft.DotNet.Interactive.DuckDB,*-*"
```
```csharp
//下面这种被注释的方式：不可重复执行
//  #!connect duckdb --kernel-name DuckDBSharedKernel --connection-string "Data Source=:memory:?cache=shared"
//  #!connect duckdb --kernel-name DuckDBSharedKernel --connection-string SharedDbConnect.DuckDBConnectionString

using Microsoft.DotNet.Interactive;
using Microsoft.DotNet.Interactive.Commands;
//优化方法
{
    //内核名：魔法命令中的内核名，执行后会不加 sql- 前缀
    string magicCommandKernelName =  "DuckDBSharedKernel";

    //引入内核：可重复执行
    if(Kernel.Root.FindKernelByName(magicCommandKernelName) == null)
    {
        var connectKernelCode = $"#!connect duckdb --kernel-name {magicCommandKernelName} --connection-string \"{SharedDbConnect.DuckDBConnectionString}\"";
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode,  "csharp"));

        //初始化数据表及填充数据
        var connectKernelCode2 = 
        """
        #!DuckDBSharedKernel
        CREATE TABLE Student (
            Id INTEGER,
            Name TEXT,
            Age INTEGER
        );
        INSERT INTO Student VALUES (1, '张三', 10), (2, '李四', 33), (3, '王五', 66);
        """;
        await Kernel.Root.SendAsync(new SubmitCode( connectKernelCode2,  "csharp"));
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"名为 {magicCommandKernelName} 的内核已存在。需要新内核时，请为--kernel-name参数使用不同的值, 本次执行不做任何更改！");
    }
}
```
```DuckDBSharedKernel
#!DuckDBSharedKernel
SELECT * FROM Student ORDER BY Id
```