# Datenhierarchien Teil 1.1: Adjazenzliste mit EF-Kern Die Adjazenzliste ist der einfachste und intuitivste Ansatz, hierarchische Daten zu speichern - jede Zeile zeigt nur auf ihre Eltern. Es ist, was die meisten Entwickler für erste erreichen, und für flache Bäume mit häufigen Bewegungen, ist es oft die richtige Wahl. Dieser Artikel deckt die Implementierung Details, einschließlich rekursive CTEs für das Durchqueren des Baumes und Gebäude verschachtelte Strukturen für UI-Anzeige. ## Reihennavigation - [Teil 1: Überblick](/blog/efcore-hierarchical-data) - Einführung und Vergleich - **Teil 1.1: Adjazenzliste** (dieser Artikel) - [Teil 1.2: Schließungstabelle](/blog/efcore-hierarchical-data-closure) - [Teil 1.3: Materialisierter Pfad](/blog/efcore-hierarchical-data-path) - [Teil 1.4: Verschachtelte Sets](/blog/efcore-hierarchical-data-nested) - [Teil 1.5: Baum](/blog/efcore-hierarchical-data-ltree) --- ## Was ist eine Adjazenzliste? Das Adjacency-Listenmodell ist der Ansatz, den die meisten Entwickler zuerst erreichen, und mit gutem Grund - es ist intuitiv. Jeder Knoten speichert einfach eine Referenz auf seine Eltern. Wenn Sie jemals einen Stammbaum gezeichnet haben, haben Sie dieses Muster bereits verstanden. Das Hauptmerkmal: **jede Zeile weiß nur über ihre unmittelbaren Eltern**. Um Großeltern oder Enkel zu finden, benötigen Sie mehrere Lookups oder rekursive Abfragen. Dies ist das am häufigsten dokumentierte Muster und wird gut unterstützt durch [Die Selbstreferenzierungsbeziehungen von EF Core](https://learn.microsoft.com/en-us/ef/core/modeling/relationships/self-referencing). [TOC] ## Definition des Rechtsträgers Das Entity ist bemerkenswert einfach - wir fügen einfach eine nullable Selbstreferenz hinzu: ```csharp public class Comment { public int Id { get; set; } public string Content { get; set; } = string.Empty; public string Author { get; set; } = string.Empty; public DateTime CreatedAt { get; set; } // Foreign key - which blog post this comment belongs to public int PostId { get; set; } public BlogPost Post { get; set; } = null!; // ========== ADJACENCY LIST: The hierarchy is defined by these three properties ========== // ParentCommentId is nullable because: // - Root-level comments (direct replies to the post) have NULL // - Nested replies have the ID of the comment they're replying to public int? ParentCommentId { get; set; } // Navigation property to load the parent comment when needed // Useful for breadcrumb trails: "Post > Comment by Alice > Comment by Bob" public Comment? ParentComment { get; set; } // Navigation property to load immediate children (NOT grandchildren!) // EF Core populates this when you use .Include(c => c.Children) // NOTE: This only gives you ONE level deep - you won't see replies to replies public ICollection Children { get; set; } = new List(); } ``` ## EF-Kernkonfiguration Die Konfiguration stellt die Selbstreferenzierungsbeziehung auf und fügt Indexe für die Abfragen, die wir am häufigsten ausführen werden, entscheidend hinzu: ```csharp public class CommentConfiguration : IEntityTypeConfiguration { public void Configure(EntityTypeBuilder builder) { builder.HasKey(c => c.Id); builder.Property(c => c.Content) .IsRequired() .HasMaxLength(10000); builder.Property(c => c.Author) .IsRequired() .HasMaxLength(200); // Standard relationship: comment belongs to a blog post // Cascade delete here is safe - deleting a post should remove all its comments builder.HasOne(c => c.Post) .WithMany(p => p.Comments) .HasForeignKey(c => c.PostId) .OnDelete(DeleteBehavior.Cascade); // ========== THE SELF-REFERENCING RELATIONSHIP ========== // This is what makes it an adjacency list - each comment points to its parent builder.HasOne(c => c.ParentComment) .WithMany(c => c.Children) // One parent has many children .HasForeignKey(c => c.ParentCommentId) .OnDelete(DeleteBehavior.Restrict); // WARNING: Don't use Cascade here! // Why Restrict and not Cascade? // With Cascade, deleting a parent would automatically delete ALL children, // grandchildren, etc. This can be: // 1. Unexpected behaviour for users // 2. A database performance issue (many deletes) // 3. A data integrity risk (accidental mass deletion) // Better to handle subtree deletion explicitly in application code // ========== INDEXES: Critical for performance ========== // Index on ParentCommentId - used when loading children // "SELECT * FROM comments WHERE parent_comment_id = @id" builder.HasIndex(c => c.ParentCommentId); // Index on PostId - used when loading all comments for a post // "SELECT * FROM comments WHERE post_id = @id" builder.HasIndex(c => c.PostId); // Composite index for the most common query: // "Get all comments for a post, ordered by creation date" builder.HasIndex(c => new { c.PostId, c.CreatedAt }); } } ``` ## Datenbankschema Das resultierende Schema ist minimal - nur ein selbstreferenzierender Fremdschlüssel: ```mermaid erDiagram COMMENT { int id PK string content string author datetime created_at int post_id FK int parent_comment_id FK "nullable - NULL for root comments" } BLOG_POST { int id PK string title string content } BLOG_POST ||--o{ COMMENT : "has" COMMENT ||--o{ COMMENT : "has children" ``` ## Vorhaben ### Neuen Kommentar einfügen Einsätze sind schön einfach - das Adjazenzlistenmuster glänzt hier wirklich: ```csharp public async Task AddCommentAsync( int postId, int? parentId, // NULL for root comment, parent's ID for a reply string author, string content, CancellationToken ct = default) { // Creating a comment is just setting the parent reference // No need to update closure tables, recalculate paths, or renumber anything var comment = new Comment { PostId = postId, ParentCommentId = parentId, // This single reference defines the hierarchy Author = author, Content = content, CreatedAt = DateTime.UtcNow }; context.Comments.Add(comment); await context.SaveChangesAsync(ct); logger.LogInformation("Added comment {CommentId} to post {PostId}", comment.Id, postId); return comment; } ``` ### Sofortige Kinder bekommen Einzelne indizierte Abfrage - schnell und einfach: ```csharp public async Task> GetChildrenAsync(int commentId, CancellationToken ct = default) { // This is WHERE adjacency lists shine - getting children is trivial // Single indexed lookup: WHERE parent_comment_id = @id return await context.Comments .AsNoTracking() // Read-only, no tracking overhead .Where(c => c.ParentCommentId == commentId) // Uses the index we defined .OrderBy(c => c.CreatedAt) // Chronological order .ToListAsync(ct); } ``` ### Erhalten Ahnen (der harte Teil) Hier zeigen die Adjazenzlisten ihre Schwäche. Ohne rekursive Abfragen müsste man mehrere Rundreisen machen: Eltern holen, Eltern bekommen, Großeltern bekommen... und so weiter. Zum Glück, PostgreSQL's [rekursive CTEs](https://www.postgresql.org/docs/current/queries-with.html#QUERIES-WITH-RECURSIVE) kommen Sie zur Rettung: ```csharp public async Task> GetAncestorsAsync(int commentId, CancellationToken ct = default) { // WHY RAW SQL? // EF Core doesn't have great support for recursive CTEs // We need to drop down to raw SQL for this // HOW THE CTE WORKS: // 1. Start with the target comment (WHERE id = {0}) // 2. UNION ALL joins each result with its parent (JOIN on parent_comment_id) // 3. PostgreSQL keeps doing this until no more parents are found // 4. We exclude the starting comment (WHERE id != {0}) to get only ancestors var sql = @" WITH RECURSIVE ancestors AS ( -- Base case: start with our target comment SELECT * FROM comments WHERE id = {0} UNION ALL -- Recursive case: join each result with its parent SELECT c.* FROM comments c INNER JOIN ancestors a ON c.id = a.parent_comment_id ) -- Return all ancestors except the starting comment, in ID order (root first) SELECT * FROM ancestors WHERE id != {0} ORDER BY id"; return await context.Comments .FromSqlRaw(sql, commentId) .AsNoTracking() .ToListAsync(ct); } ``` ### Erhalten Sie den gesamten Unterbaum mit Tiefe Auch erfordert eine rekursive CTE, aber dieses Mal verfolgen wir die Tiefe, wie wir gehen: ```csharp public async Task> GetDescendantsWithDepthAsync( int commentId, CancellationToken ct = default) { // Similar to ancestors, but we go DOWN the tree instead of UP // We also track depth so we know how to indent in the UI var sql = @" WITH RECURSIVE descendants AS ( -- Base case: start with our target comment at depth 0 SELECT *, 0 as depth FROM comments WHERE id = {0} UNION ALL -- Recursive case: find children of each result, incrementing depth SELECT c.*, d.depth + 1 FROM comments c INNER JOIN descendants d ON c.parent_comment_id = d.id ) -- Return all descendants, ordered for display -- depth first, then by creation time within each level SELECT id, content, author, created_at, post_id, parent_comment_id, depth FROM descendants WHERE id != {0} ORDER BY depth, created_at"; // Note: We need a special DTO to capture the depth column // EF Core's FromSqlRaw won't automatically map extra columns to entity properties return await context.Database .SqlQueryRaw(sql, commentId) .ToListAsync(ct); } // DTO to hold comment data plus computed depth public class CommentWithDepth { public int Id { get; set; } public string Content { get; set; } = string.Empty; public string Author { get; set; } = string.Empty; public DateTime CreatedAt { get; set; } public int PostId { get; set; } public int? ParentCommentId { get; set; } public int Depth { get; set; } // Computed by the CTE } ``` ### Aufbau einer verschachtelten Baumstruktur für die Benutzeroberfläche Oft brauchen Sie für das Rendering eine Baumstruktur, keine flache Liste. Hier ist, wie man eine effiziente zu bauen: ```csharp public async Task> GetCommentTreeAsync(int postId, CancellationToken ct = default) { // STRATEGY: // 1. Load ALL comments for the post in a single query (fast, one round trip) // 2. Build the tree structure in memory (also fast, just pointer manipulation) // Step 1: Get all comments for this post var allComments = await context.Comments .AsNoTracking() .Where(c => c.PostId == postId) .OrderBy(c => c.CreatedAt) // Consistent ordering .ToListAsync(ct); // Step 2: Create a lookup by parent ID // This gives us O(1) access to children of any comment var lookup = allComments.ToLookup(c => c.ParentCommentId); // Step 3: Build the tree starting from root comments (ParentCommentId = null) return BuildTree(lookup, null); } private List BuildTree( ILookup lookup, int? parentId) { // Recursively build tree nodes // lookup[parentId] gives us all comments whose parent is 'parentId' return lookup[parentId] .Select(c => new CommentTreeNode { Comment = c, Children = BuildTree(lookup, c.Id) // Recurse to get children }) .ToList(); } public class CommentTreeNode { public Comment Comment { get; set; } = null!; public List Children { get; set; } = new(); // Convenience property for UI public bool HasChildren => Children.Count > 0; } ``` ### Einen Unterbaum löschen Das Löschen erfordert zuerst die Suche nach allen Nachkommen: ```csharp public async Task DeleteSubtreeAsync(int commentId, CancellationToken ct = default) { // We need to find and delete all descendants, then the comment itself // Using a CTE to get all IDs, then bulk delete var sql = @" WITH RECURSIVE subtree AS ( SELECT id FROM comments WHERE id = {0} UNION ALL SELECT c.id FROM comments c INNER JOIN subtree s ON c.parent_comment_id = s.id ) DELETE FROM comments WHERE id IN (SELECT id FROM subtree)"; var deleted = await context.Database.ExecuteSqlRawAsync(sql, new object[] { commentId }, ct); logger.LogInformation("Deleted {Count} comments in subtree rooted at {CommentId}", deleted, commentId); } ``` ### Einen Unterbaum verschieben Hier glänzen Adjazenzlisten wirklich - bewegen ist trivial: ```csharp public async Task MoveSubtreeAsync( int commentId, int newParentId, CancellationToken ct = default) { // In adjacency list, moving a subtree is just updating ONE row! // All descendants automatically move with their parent because // their ParentCommentId still points to their direct parent var comment = await context.Comments.FindAsync(new object[] { commentId }, ct); if (comment == null) { throw new InvalidOperationException($"Comment {commentId} not found"); } // Prevent creating a cycle (moving a node under its own descendant) // This would create an infinite loop in our tree var ancestors = await GetAncestorsAsync(newParentId, ct); if (ancestors.Any(a => a.Id == commentId)) { throw new InvalidOperationException("Cannot move a comment under its own descendant"); } comment.ParentCommentId = newParentId; await context.SaveChangesAsync(ct); logger.LogInformation("Moved comment {CommentId} to new parent {NewParentId}", commentId, newParentId); } ``` ## Abfragestrom-Visualisierung ```mermaid sequenceDiagram participant App as Application participant EF as EF Core participant DB as PostgreSQL Note over App,DB: Getting Children (Simple - O(1)) App->>EF: GetChildrenAsync(commentId) EF->>DB: SELECT * FROM comments WHERE parent_id = @id DB-->>EF: Results (indexed lookup) EF-->>App: List Note over App,DB: Getting Ancestors (Recursive - O(d) where d=depth) App->>EF: GetAncestorsAsync(commentId) EF->>DB: WITH RECURSIVE ancestors AS (...) DB->>DB: Traverse parent_id chain recursively DB-->>EF: All ancestors EF-->>App: List ``` ## Leistungsmerkmale Operationen Komplexität Datenbank Rundreisen Anmerkungen |-----------|------------|---------------------|-------| 0 (1) 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Holen Sie sich Kinder O(1) , 1 , Indexiert lookup , 1 (mit CTE) , d = Tiefe, CTE funktioniert in DB , Holen Sie sich Subtree-O(n)-1 (mit CTE)-n = Subtree-Größe. Unterbaum O(1) verschieben 1- 1- 1- einfach eine Zeile aktualisieren Unterbaum O(n) 1 (mit CTE) n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße n = Unterbaumgröße ## Vor- und Nachteile Pros. Cons. |------|------| · Einfach zu verstehen und zu implementieren · Ahnen / Nachkommen zu bekommen erfordert rekursive Abfragen · Minimale Lagerung über Kopf (nur eine zusätzliche Spalte) . . Rekursive CTEs können auf sehr tiefen Bäumen langsam sein . . . Das Verschieben eines Unterbaums ist trivial (Aktualisierung einer Reihe) EF Core Navigationseigenschaften funktionieren natürlich.Kann Nachkommen nicht leicht zählen, ohne sie zu laden. Keine Datenredundanz zum Aufrechterhaltung. Wiederholte Abfragen für N+1-Probleme, wenn nicht vorsichtig. ## Wann die Adjazenzliste verwendet werden soll **Wählen Sie Adjacency-Liste, wenn:** - Ihre Hierarchie ist flach (weniger als 5-6 Ebenen) - Sie bewegen häufig Unterbäume - Sie wollen, dass die Navigationseigenschaften von EF Core natürlich funktionieren - Einfache Anforderungen, bei denen rekursive CTEs akzeptabel sind - Einfügen Leistung ist wichtiger als Lesen Leistung **Vermeiden Sie die Adjazenzliste, wenn:** - Sie haben tiefe Hierarchien (10+ Ebenen) - Sie fragen häufig "alle Nachkommen" oder "alle Vorfahren" - Lesen Leistung ist entscheidend - Du musst Nachkommen zählen, ohne sie zu laden. ## Reihennavigation - [Teil 1: Überblick](/blog/efcore-hierarchical-data) - **Teil 1.1: Adjazenzliste** (dieser Artikel) - [Teil 1.2: Schließungstabelle](/blog/efcore-hierarchical-data-closure) - [Teil 1.3: Materialisierter Pfad](/blog/efcore-hierarchical-data-path) - [Teil 1.4: Verschachtelte Sets](/blog/efcore-hierarchical-data-nested) - [Teil 1.5: Baum](/blog/efcore-hierarchical-data-ltree)