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Windows上でSQL Serverを使用してC#アプリを作成する

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はじめに

この記事では、Microsoft 社が公開している Build an app using SQL Serverの内容に従い、SQL Server を使用した C# アプリを作成します。

第30回 SQL Server 2019 勉強会@JSSUG (2020/5/16) のセッション資料です。

環境

  • OS: Windows 10 Pro 10.0.19041 N/A ビルド 19041
  • SQL Server: SQL Server 2019
  • Visual Studio: Visual Studio 2019 Community

環境のセットアップ

SQL Server のインストール

ウェブ上では、ホスト OS に SQL Server 2017 Developer 以上をインストールとあります。
こちらのサイトより、SQL Server 2019 Developer インストーラーをダウンロードし、インストールを行ってください。

Visual Studio および .NET Framework をインストール

こちらのサイトより、Visual Studio 2019 Community インストーラーをダウンロードし、インストールを行ってください。

SQL Server を使った C# アプリケーションを作成

SQL Server に接続してクエリを実行する C# アプリを作成

C# コンソールアプリを新規作成します。

  1. Visual Studio を起動します。
  2. [ファイル] -> [新規作成] -> [プロジェクト] を選択します。
  3. テンプレート一覧から .NET Framework のコンソールアプリを選択します。
  4. プロジェクト名に SqlServerSampleと設定し、プロジェクトを作成します。

image.png
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Visual Studio で新しい C# Console Application プロジェクトを作成しました。
作成したプロジェクト内にある Program.csというファイルを開き、Program.cs の内容を書き換えます。
ユーザー名とパスワードは自分のものに置き換えることを忘れないでください。
書き換えた後、ファイルを保存します。その後、F5 キーを押してプロジェクトをビルドして実行します。

Program.cs
usingSystem.Data.SqlClient;namespaceSqlServerSample{classProgram{staticvoidMain(string[]args){try{// 接続文字列の構築SqlConnectionStringBuilderbuilder=newSqlConnectionStringBuilder();builder.DataSource="localhost";// 接続先の SQL Server インスタンスbuilder.UserID="sa";// 接続ユーザー名builder.Password="your_password";// 接続パスワードbuilder.InitialCatalog="master";// 接続するデータベース(ここは変えないでください)// Connect to SQLConsole.Write("SQL Server に接続しています... ");using(SqlConnectionconnection=newSqlConnection(builder.ConnectionString)){connection.Open();Console.WriteLine("接続成功。");}}catch(SqlExceptione){Console.WriteLine(e.ToString());}Console.WriteLine("すべてが完了しました。任意のキーを押してアプリを終了します...");Console.ReadKey(true);}}}

これで、SQL Server に接続を行うコンソールアプリができました。ただし、このアプリでは単にデータベースへの接続だけを行っているだけで、クエリは実行していません。
次に、Program.cs 内にコードを追加して、データベースやテーブルの作成、INSERT/UPDATE/DELETE/SELECT などのクエリを実行するように変更します。
ユーザー名とパスワードは自分のものに置き換えることを忘れないでください。
書き換えた後、ファイルを保存します。その後、F5 キーを押してプロジェクトをビルドして実行します。

Program.cs
usingSystem;usingSystem.Text;usingSystem.Data.SqlClient;namespaceSqlServerSample{classProgram{staticvoidMain(string[]args){try{Console.WriteLine("SQL Server に接続し、Create、Read、Update、Delete 操作のデモを行います。");// 接続文字列を構築SqlConnectionStringBuilderbuilder=newSqlConnectionStringBuilder();builder.DataSource="localhost";// 接続先の SQL Server インスタンスbuilder.UserID="sa";// 接続ユーザー名builder.Password="your_password";// 接続パスワードbuilder.InitialCatalog="master";// Connect to SQLConsole.Write("SQL Server に接続しています... ");using(SqlConnectionconnection=newSqlConnection(builder.ConnectionString)){connection.Open();Console.WriteLine("接続成功。");// サンプルデータベースの作成Console.Write("既に作成されている SampleDB データベースを削除し、再作成します... ");Stringsql="DROP DATABASE IF EXISTS [SampleDB]; CREATE DATABASE [SampleDB]";using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine("SampleDB データベースを作成しました。");}// デーブルを作成しサンプルデータを登録Console.Write("サンプルテーブルを作成しデータを登録します。任意のキーを押して続行します...");Console.ReadKey(true);StringBuildersb=newStringBuilder();sb.Append("USE SampleDB; ");sb.Append("CREATE TABLE Employees ( ");sb.Append(" Id INT IDENTITY(1,1) NOT NULL PRIMARY KEY, ");sb.Append(" Name NVARCHAR(50), ");sb.Append(" Location NVARCHAR(50) ");sb.Append("); ");sb.Append("INSERT INTO Employees (Name, Location) VALUES ");sb.Append("(N'Jared', N'Australia'), ");sb.Append("(N'Nikita', N'India'), ");sb.Append("(N'Tom', N'Germany'); ");sql=sb.ToString();using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine("Done.");}// INSERT デモConsole.Write("テーブルに新しい行を挿入するには、任意のキーを押して続行します...");Console.ReadKey(true);sb.Clear();sb.Append("INSERT Employees (Name, Location) ");sb.Append("VALUES (@name, @location);");sql=sb.ToString();using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.Parameters.AddWithValue("@name","Jake");command.Parameters.AddWithValue("@location","United States");introwsAffected=command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine(rowsAffected+" row(s) inserted");}// UPDATE デモStringuserToUpdate="Nikita";Console.Write("ユーザー名 '"+userToUpdate+"' の 'Location' を更新中です。任意のキーを押して処理を続行します...");Console.ReadKey(true);sb.Clear();sb.Append("UPDATE Employees SET Location = N'United States' WHERE Name = @name");sql=sb.ToString();using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.Parameters.AddWithValue("@name",userToUpdate);introwsAffected=command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine(rowsAffected+" row(s) updated");}// DELETE デモStringuserToDelete="Jared";Console.Write("ユーザー名 '"+userToDelete+"' を削除中です。任意のキーを押して処理を続行します...");Console.ReadKey(true);sb.Clear();sb.Append("DELETE FROM Employees WHERE Name = @name;");sql=sb.ToString();using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.Parameters.AddWithValue("@name",userToDelete);introwsAffected=command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine(rowsAffected+" row(s) deleted");}// READ デモConsole.WriteLine("テーブルからデータを読み取り中です。任意のキーを押して処理を続行します。...");Console.ReadKey(true);sql="SELECT Id, Name, Location FROM Employees;";using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){using(SqlDataReaderreader=command.ExecuteReader()){while(reader.Read()){Console.WriteLine("{0} {1} {2}",reader.GetInt32(0),reader.GetString(1),reader.GetString(2));}}}}}catch(SqlExceptione){Console.WriteLine(e.ToString());}Console.WriteLine("全て完了しました。任意のキーを押して終了します...");Console.ReadKey(true);}}}

これで、Windows上の.NET Frameworkを使って、初めて C# + SQL Server アプリを作成できました。次は、ORM を使って C# アプリを作成します。

.NET Framework で Entity Framework ORM を使用して SQL Server に接続する C# アプリを作成

C# コンソールアプリを新規作成します。

  1. Visual Studio を起動します。
  2. [ファイル] -> [新規作成] -> [プロジェクト] を選択します。
  3. テンプレート一覧から .NET Framework のコンソールアプリを選択します。
  4. プロジェクト名に SqlServerEFSampleと設定し、プロジェクトを作成します。

プロジェクトを作成したら、Entity Frameworkの依存関係をプロジェクトに追加します。

  1. [ツール] -> [Nuget パッケージ マネージャー] -> [パッケージ マネージャー コンソール] でパッケージマネージャーコンソールを開きます。
  2. パッケージマネージャーコンソール上にて、Install-Package EntityFrameworkと入力し、Enter を押します。
パッケージマネージャーコンソール
Install-PackageEntityFramework

パッケージマネージャコンソールを閉じます。これで、必要なEntity Frameworkの依存関係がプロジェクトに追加されました。このサンプルでは、2つのテーブルを作成します。1つ目は「ユーザー」に関するデータを保持し、もう1つは「タスク」に関するデータを保持するものです。

User.cs を作成します。

  1. [プロジェクト] -> [クラスの追加] を選択します。

image.png

  1. [名前] の欄に "User.cs" を入力し、[追加] を選択します。

image.png

User クラスを定義します。このクラスは、User テーブルに紐づくモデルのクラスです。
書き換えた後、ファイルを保存して閉じます。
この時点では、Task クラスがないためコンパイルエラーとなりますが、問題ありません。

User.cs
usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;namespaceSqlServerEFSample{publicclassUser{publicintUserId{get;set;}publicStringFirstName{get;set;}publicStringLastName{get;set;}publicvirtualIList<Task>Tasks{get;set;}publicStringGetFullName(){returnthis.FirstName+" "+this.LastName;}publicoverridestringToString(){return"User [id="+this.UserId+", name="+this.GetFullName()+"]";}}}

Task.cs を作成します。

  1. [プロジェクト] -> [クラスの追加] を選択します。
  2. [名前] の欄に "Task.cs" を入力し、[追加] を選択します。

Task クラスを定義します。このクラスは、Task テーブルに紐づくモデルのクラスです。
書き換えた後、ファイルを保存して閉じます。

Task.cs
usingSystem;namespaceSqlServerEFSample{publicclassTask{publicintTaskId{get;set;}publicstringTitle{get;set;}publicDateTimeDueDate{get;set;}publicboolIsComplete{get;set;}publicvirtualUserAssignedTo{get;set;}publicoverridestringToString(){return"Task [id="+this.TaskId+", title="+this.Title+", dueDate="+this.DueDate.ToString()+", IsComplete="+this.IsComplete+"]";}}}

EFSampleContext.cs を作成します。

  1. [プロジェクト] -> [クラスの追加] を選択します。
  2. [名前] の欄に "EFSampleContext.cs" を入力し、[追加] を選択します。

EFSampleContext クラスを定義します。このクラスは、Entity Framework を使用して .NET オブジェクトを使用してデータのクエリ、挿入、更新、および削除を行うためのクラスです。User クラスと Task クラスを使用しています。
書き換えた後、ファイルを保存して閉じます。

SqlServerEFSample.cs
usingSystem;usingSystem.Data.Entity;namespaceSqlServerEFSample{publicclassEFSampleContext:DbContext{publicEFSampleContext(stringconnectionString){Database.SetInitializer<EFSampleContext>(newDropCreateDatabaseAlways<EFSampleContext>());this.Database.Connection.ConnectionString=connectionString;}publicDbSet<User>Users{get;set;}publicDbSet<Task>Tasks{get;set;}}}

最後に Program.csを更新します。これまで作成したクラスを使用するための設定を行います。
ユーザー名とパスワードを自分のものに更新することを忘れないでください。
保存してファイルを閉じます。その後、F5 キーを押してプロジェクトをビルドして実行します。

Program.cs
usingSystem;usingSystem.Linq;usingSystem.Data.SqlClient;usingSystem.Collections.Generic;namespaceSqlServerEFSample{classProgram{staticvoidMain(string[]args){Console.WriteLine("** Entity Framework と SQL Server を使用した C# CRUD のサンプル **\n");try{// 接続文字列を構築SqlConnectionStringBuilderbuilder=newSqlConnectionStringBuilder();builder.DataSource="localhost";// 接続先の SQL Server インスタンスbuilder.UserID="sa";// 接続ユーザー名builder.Password="your_password";// 接続パスワードbuilder.InitialCatalog="EFSampleDB";using(EFSampleContextcontext=newEFSampleContext(builder.ConnectionString)){Console.WriteLine("C# のクラスからデータベーススキーマを作成しました。");// Create デモ: ユーザーインスタンスを作成し、データベースに保存UsernewUser=newUser{名前="Anna",苗字="Shrestinian"};context.Users.Add(newUser);context.SaveChanges();Console.WriteLine("\n作成されたユーザー: "+newUser.ToString());// Create デモ: タスクインスタンスを作成し、データベースに保存TasknewTask=newTask(){タイトル="Ship Helsinki",完了フラグ=false,期限=DateTime.Parse("04-01-2017")};context.Tasks.Add(newTask);context.SaveChanges();Console.WriteLine("\n作成されたタスク: "+newTask.ToString());// Association デモ: ユーザーにタスクを割り当てるnewTask.AssignedTo=newUser;context.SaveChanges();Console.WriteLine("\n割り当てられたタスク: '"+newTask.Title+"' 割り当てられたユーザー: '"+newUser.GetFullName()+"'");// Read デモ: ユーザー 'Anna' に割り当てられた未完了のタスクを見つけるConsole.WriteLine("\n'Anna' に割り当てられた未完了のタスク:");varquery=fromtincontext.Taskswheret.IsComplete==false&&t.AssignedTo.FirstName.Equals("Anna")selectt;foreach(vartinquery){Console.WriteLine(t.ToString());}// Update デモ: タスクの '期限' を変更TasktaskToUpdate=context.Tasks.First();// 最初のタスクを取得Console.WriteLine("\nタスクをアップデート中: "+taskToUpdate.ToString());taskToUpdate.DueDate=DateTime.Parse("06-30-2016");context.SaveChanges();Console.WriteLine("変更された期限: "+taskToUpdate.ToString());// Delete デモ: 2016年が期限になっているすべてのタスクを削除Console.WriteLine("\n期限が2016年になっているすべてのタスクを削除します。");DateTimedueDate2016=DateTime.Parse("12-31-2016");query=fromtincontext.Taskswheret.DueDate<dueDate2016selectt;foreach(Tasktinquery){Console.WriteLine("タスクを削除中: "+t.ToString());context.Tasks.Remove(t);}context.SaveChanges();// 'Delete' 操作の後にタスクを表示 - 0個のタスクがあるはずConsole.WriteLine("\n削除後のタスク:");List<Task>tasksAfterDelete=(fromtincontext.Tasksselectt).ToList<Task>();if(tasksAfterDelete.Count==0){Console.WriteLine("[なし]");}else{foreach(Tasktinquery){Console.WriteLine(t.ToString());}}}}catch(Exceptione){Console.WriteLine(e.ToString());}Console.WriteLine("全て完了しました。任意のキーを押して終了します...");Console.ReadKey(true);}}}

これで、2つ目の C# アプリの作成が終わりました。最後に、SQL Server の Columnstore 機能を使って C# アプリを高速化する方法について学びます。

C# アプリを 100 倍速にする

これまでで基本的なことは理解できたと思います。最後は、SQL Server を使用してアプリをより良くする方法を見てみます。このモジュールでは、Columnstore Index の簡単な例と、Columnstore Index がどのようにデータ処理速度を向上させるかを確認します。Columnstore インデックスは、従来の rowstore インデックスに比べて、分析ワークロードでは最大 100 倍のパフォーマンス向上、データ圧縮では最大 10 倍のパフォーマンス向上を実現できます。

注意! Service Pack 1 for SQL Server 2016 の導入により、アプリケーション開発に関連するデータベース エンジンの機能が、SQL Server のすべてのエディション(Express から Enterprise まで)で利用できるようになりました。これには、アプリケーションのスループット、レイテンシ、セキュリティーを大幅に向上させる技術革新が含まれています。例としては、このチュートリアルで使用されているインメモリカラムストア、インメモリ OLTP、データ圧縮、テーブルパーティショニング、PolyBase との Hadoop 統合、常時暗号化、行レベルのセキュリティ、データのマスキングなどがあります。お楽しみください。

Columnstore インデックスの機能を確認するために、500 万行のサンプルデータベースとサンプルテーブルを作成し、Columnstore インデックスを追加する前と後の簡単なクエリを実行する C# アプリケーションを作成します。

C# コンソールアプリを新規作成します。

  1. Visual Studio を起動します。
  2. [ファイル] -> [新規作成] -> [プロジェクト] を選択します。
  3. テンプレート一覧から .NET Framework のコンソールアプリを選択します。
  4. プロジェクト名に SqlServerColumnstoreSample と設定し、プロジェクトを作成します。

Visual Studio で新しい C# Console Application プロジェクトを作成しました。Program.cs の内容を書き換えます。
ユーザー名とパスワードは自分のものに置き換えることを忘れないでください。
保存してファイルを閉じます。

Program.cs
usingSystem;usingSystem.Collections.Generic;usingSystem.Data.SqlClient;usingSystem.Linq;usingSystem.Text;usingSystem.Threading.Tasks;namespaceSqlServerColumnstoreSample{classProgram{staticvoidMain(string[]args){try{Console.WriteLine("*** SQL Server カラムストアのデモ ***");// Build connection stringSqlConnectionStringBuilderbuilder=newSqlConnectionStringBuilder();builder.DataSource="localhost";// 接続先の SQL Server インスタンスbuilder.UserID="sa";// 接続ユーザー名builder.Password="your_password";// 接続パスワードbuilder.InitialCatalog="master";// Connect to SQLConsole.Write("SQL Serverへ接続しています... ");using(SqlConnectionconnection=newSqlConnection(builder.ConnectionString)){connection.Open();Console.WriteLine("接続完了。");// サンプルデータベースの作成Console.Write("'SampleDB' を再作成しています... ");Stringsql="DROP DATABASE IF EXISTS [SampleDB]; CREATE DATABASE [SampleDB]";using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine("完了。");}// 'Table_with_5M_rows' テーブルに500万行を挿入Console.Write("テーブル 'Table_with_5M_rows' に500万行を挿入します。1分ほどかかりますが、お待ちください... ");StringBuildersb=newStringBuilder();sb.Append("USE SampleDB; ");sb.Append("WITH a AS (SELECT * FROM (VALUES(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10)) AS a(a))");sb.Append("SELECT TOP(5000000)");sb.Append("ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY a.a) AS OrderItemId ");sb.Append(",a.a + b.a + c.a + d.a + e.a + f.a + g.a + h.a AS OrderId ");sb.Append(",a.a * 10 AS Price ");sb.Append(",CONCAT(a.a, N' ', b.a, N' ', c.a, N' ', d.a, N' ', e.a, N' ', f.a, N' ', g.a, N' ', h.a) AS ProductName ");sb.Append("INTO Table_with_5M_rows ");sb.Append("FROM a, a AS b, a AS c, a AS d, a AS e, a AS f, a AS g, a AS h;");sql=sb.ToString();using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine("Done.");}// カラムストアインデックスなしで SQL クエリを実行doubleelapsedTimeWithoutIndex=SumPrice(connection);Console.WriteLine("カラムストアインデックスなしのクエリ時間: "+elapsedTimeWithoutIndex+"ms");// カラムストアインデックスを追加Console.Write("'Table_with_5M_rows' テーブルにカラムストアインデックスを追加中... ");sql="CREATE CLUSTERED COLUMNSTORE INDEX columnstoreindex ON Table_with_5M_rows;";using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){command.ExecuteNonQuery();Console.WriteLine("追加完了。");}// カラムストアインデックスが追加された後、再度同じ SQL クエリを実行doubleelapsedTimeWithIndex=SumPrice(connection);Console.WriteLine("カラムストアありのクエリ時間: "+elapsedTimeWithIndex+"ms");// カラムストアインデックスの追加によるパフォーマンス向上を計算Console.WriteLine("カラムストアインデックスによる性能向上: "+Math.Round(elapsedTimeWithoutIndex/elapsedTimeWithIndex)+"x!");}Console.WriteLine("全て完了しました。任意のキーを押して終了します...");Console.ReadKey(true);}catch(Exceptione){Console.WriteLine(e.ToString());}}publicstaticdoubleSumPrice(SqlConnectionconnection){Stringsql="SELECT SUM(Price) FROM Table_with_5M_rows";longstartTicks=DateTime.Now.Ticks;using(SqlCommandcommand=newSqlCommand(sql,connection)){try{varsum=command.ExecuteScalar();TimeSpanelapsed=TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks)-TimeSpan.FromTicks(startTicks);returnelapsed.TotalMilliseconds;}catch(Exceptione){Console.WriteLine(e.ToString());}}return0;}}}

Visual Studio Code の SQL Server 拡張機能を試してみる

Linux、Windows または Docker、Azure SQL Database および Azure SQL Data Warehouse で実行されている SQL Server に対して、VS Code 用の SQL Server 拡張機能を使用して接続を行うことができます。豊富な T-SQL 言語サービス (IntelliSense やキーワード補完など) を利用でき、クエリを入力しながらクエリ実行結果を見ることができます。

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おわりに

以上で、「Windows上でSQL Serverを使用してC#アプリを作成する」は終了です。Build an app using SQL Serverには、他言語での SQL Server アプリを作成するチュートリアルがあります。ぜひ、他の言語でも試してみてください。



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