Back to "Datahierarkier Del 1.4: Inhägnade uppsättningar med EF-kärna"

This is a viewer only at the moment see the article on how this works.

To update the preview hit Ctrl-Alt-R (or ⌘-Alt-R on Mac) or Enter to refresh. The Save icon lets you save the markdown file to disk

This is a preview from the server running through my markdig pipeline

EF Hierarchies Entity Framework PostgreSQL

Datahierarkier Del 1.4: Inhägnade uppsättningar med EF-kärna

Saturday, 06 December 2025

Inbäddade sätter koda hela trädstrukturen i bara två heltal per nod - vänster och höger gränser från en djup-första promenad. Att hitta alla ättlingar blir en enkel rad fråga, och ORDER BY Vänster ger dig perfekt visningsordning. Fånga? Varje inlägg skiftar potentiellt tusentals rader, vilket gör detta idealiskt endast för lästunga, sällan ändrade hierarkier.

Serienavigering


Vad är boplatser?

och Modell för bebodd uppsättning (även kallad Modified Preorder Tree Traversal eller MPTT), populariserad av Joe Celko Ordförande, tilldelar varje nod två nummer: Left och Right. Dessa nummer tilldelas under en djup-första traversal av trädet, med vänster tilldelad när du går in en nod och höger tilldelad när du lämnar.

Den magiska egendomen: Alla ättlingar till en nod har vänster och höger värderingar mellan nodens egen vänster och höger. Detta omvandlar hierarkiska frågor till enkla räckvidd frågor.

Nyckelinsikt: Istället för att lagra "vem som är min förälder" (ett förhållande), lagrar vi "var passar jag i den traversala ordningen" (en position). WHERE Left > @myLeft AND Right < @myRight.

Begreppet visualiserat

Tänk dig att gå runt i trädet, numrera som du går:

flowchart TD
    subgraph "Tree with Nested Set Numbers"
        C1["Comment 1<br/>L=1, R=8"]
        C2["Comment 2<br/>L=2, R=3"]
        C3["Comment 3<br/>L=4, R=7"]
        C4["Comment 4<br/>L=5, R=6"]
    end

    C1 --> C2
    C1 --> C3
    C3 --> C4

    subgraph "The Traversal Walk"
        direction LR
        W["Start at root: L=1<br/>↓ Enter Comment 2: L=2<br/>↑ Leave Comment 2: R=3<br/>↓ Enter Comment 3: L=4<br/>↓ Enter Comment 4: L=5<br/>↑ Leave Comment 4: R=6<br/>↑ Leave Comment 3: R=7<br/>↑ Leave root: R=8"]
    end

    style C1 stroke:#6366f1,stroke-width:2px
    style C2 stroke:#8b5cf6,stroke-width:2px
    style C3 stroke:#8b5cf6,stroke-width:2px
    style C4 stroke:#a855f7,stroke-width:2px

Lägg märke till mönster:

  • Anmärkning 1 (L=1, R=8) innehåller noder där 1 < L och R < 8
  • Anmärkning 3 (L=4, R=7) innehåller noder där 4 < L och R < 7 → det är kommentar 4 (L=5, R=6)
  • Anmärkning 2 (L=2, R=3) har R-L=1, vilket innebär att inga barn (leaf node)
  • Djup kan beräknas genom att räkna förfäder (noder som innehåller denna)

Vänster/höger värden koda hela trädstrukturen i bara två heltal per nod!

Enhetsdefinition

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; }

    public int PostId { get; set; }
    public BlogPost Post { get; set; } = null!;

    // ========== NESTED SETS ==========

    // Left boundary - assigned when entering this node in depth-first walk
    // Smaller values are "earlier" in the traversal
    public int Left { get; set; }

    // Right boundary - assigned when leaving this node in depth-first walk
    // Always greater than Left for the same node
    // Right - Left - 1 = number of descendants (times 2)
    public int Right { get; set; }

    // We keep ParentCommentId for:
    // 1. Easier insert operations (need to know where to insert)
    // 2. Moving nodes (need to track parent relationship)
    // 3. EF Core navigation properties
    // Note: The nested set values are the "source of truth" for hierarchy queries
    public int? ParentCommentId { get; set; }
    public Comment? ParentComment { get; set; }
    public ICollection<Comment> Children { get; set; } = new List<Comment>();

    // ========== COMPUTED HELPERS ==========

    // A leaf node has no space between Left and Right for children
    public bool IsLeaf => Right - Left == 1;

    // Number of descendants = (Right - Left - 1) / 2
    public int DescendantCount => (Right - Left - 1) / 2;
}

EF- kärninställning

public class CommentConfiguration : IEntityTypeConfiguration<Comment>
{
    public void Configure(EntityTypeBuilder<Comment> builder)
    {
        builder.HasKey(c => c.Id);

        builder.Property(c => c.Content)
            .IsRequired()
            .HasMaxLength(10000);

        builder.Property(c => c.Author)
            .IsRequired()
            .HasMaxLength(200);

        // Left and Right are required - they define the hierarchy
        builder.Property(c => c.Left).IsRequired();
        builder.Property(c => c.Right).IsRequired();

        // Relationship to blog post
        builder.HasOne(c => c.Post)
            .WithMany(p => p.Comments)
            .HasForeignKey(c => c.PostId)
            .OnDelete(DeleteBehavior.Cascade);

        // Self-referencing (optional but useful for inserts)
        builder.HasOne(c => c.ParentComment)
            .WithMany(c => c.Children)
            .HasForeignKey(c => c.ParentCommentId)
            .OnDelete(DeleteBehavior.Restrict);

        // ========== INDEXES ==========

        // Critical for nested set queries!
        // Most queries use Left for range comparisons
        builder.HasIndex(c => c.Left);

        // Right is used for "contains" queries
        builder.HasIndex(c => c.Right);

        // Composite index for the classic descendant query:
        // WHERE Left > @left AND Right < @right
        builder.HasIndex(c => new { c.Left, c.Right });

        // Index for finding nodes in a specific post
        builder.HasIndex(c => c.PostId);

        // Index for ordering and display
        builder.HasIndex(c => new { c.PostId, c.Left });
    }
}

Databasschema

erDiagram
    COMMENT {
        int id PK
        string content
        string author
        datetime created_at
        int post_id FK
        int parent_comment_id FK "optional"
        int left "nested set left boundary"
        int right "nested set right boundary"
    }

    BLOG_POST {
        int id PK
        string title
        string content
    }

    BLOG_POST ||--o{ COMMENT : "has"
    COMMENT ||--o{ COMMENT : "parent-child"

Verksamhet

Lägg till en ny kommentar

Det är här häckade set visar sin stora svaghet. För att sätta in en ny nod, måste vi flytta alla noder till höger För att skapa utrymme:

public async Task<Comment> AddCommentAsync(
    int postId,
    int? parentId,
    string author,
    string content,
    CancellationToken ct = default)
{
    await using var transaction = await context.Database.BeginTransactionAsync(ct);

    try
    {
        int newLeft, newRight;

        if (parentId.HasValue)
        {
            // Get the parent's Right value - we'll insert just before it
            var parent = await context.Comments
                .FirstOrDefaultAsync(c => c.Id == parentId.Value, ct);

            if (parent == null)
                throw new InvalidOperationException($"Parent comment {parentId} not found");

            // New node will be inserted at parent's Right position
            // (making it the last child of this parent)
            newLeft = parent.Right;
            newRight = parent.Right + 1;

            // ========== THE EXPENSIVE PART ==========
            // Shift ALL nodes with Left >= newLeft to the right by 2
            // This makes room for our new node's Left and Right values

            // Update Right values first (nodes that "end" after our insert point)
            await context.Comments
                .Where(c => c.PostId == postId && c.Right >= newLeft)
                .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Right, c => c.Right + 2), ct);

            // Update Left values (nodes that "start" after our insert point)
            await context.Comments
                .Where(c => c.PostId == postId && c.Left >= newLeft)
                .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Left, c => c.Left + 2), ct);
        }
        else
        {
            // Root comment - find the max Right value and add after
            var maxRight = await context.Comments
                .Where(c => c.PostId == postId)
                .MaxAsync(c => (int?)c.Right, ct) ?? 0;

            newLeft = maxRight + 1;
            newRight = maxRight + 2;
            // No shifting needed - we're adding at the end
        }

        // Create the new comment with calculated Left/Right
        var comment = new Comment
        {
            PostId = postId,
            ParentCommentId = parentId,
            Author = author,
            Content = content,
            CreatedAt = DateTime.UtcNow,
            Left = newLeft,
            Right = newRight
        };

        context.Comments.Add(comment);
        await context.SaveChangesAsync(ct);
        await transaction.CommitAsync(ct);

        logger.LogInformation("Added comment {CommentId} at L={Left}, R={Right}",
            comment.Id, newLeft, newRight);

        return comment;
    }
    catch
    {
        await transaction.RollbackAsync(ct);
        throw;
    }
}

Skaffa barn omedelbart

Att hitta omedelbara barn är något knepigt - vi behöver noder inneslutna av förälder men inte av någon mellanliggande nod:

public async Task<List<Comment>> GetChildrenAsync(int commentId, CancellationToken ct = default)
{
    // Option 1: Use ParentCommentId (simple, if you've kept it)
    return await context.Comments
        .AsNoTracking()
        .Where(c => c.ParentCommentId == commentId)
        .OrderBy(c => c.Left)  // Order by position in tree
        .ToListAsync(ct);

    // Option 2: Pure nested set approach (more complex)
    // A child is a node that:
    // - Is contained by the parent (Left > parent.Left AND Right < parent.Right)
    // - Is not contained by any other node that is also contained by the parent
    //
    // This requires a subquery or additional logic - ParentCommentId is simpler
}

Få alla förfäder

En enda rad fråga - mycket effektiv:

public async Task<List<Comment>> GetAncestorsAsync(int commentId, CancellationToken ct = default)
{
    var comment = await context.Comments
        .AsNoTracking()
        .FirstOrDefaultAsync(c => c.Id == commentId, ct);

    if (comment == null)
        return new List<Comment>();

    // Ancestors are nodes that CONTAIN this node
    // A node contains another if: ancestor.Left < node.Left AND ancestor.Right > node.Right
    return await context.Comments
        .AsNoTracking()
        .Where(c => c.Left < comment.Left && c.Right > comment.Right)
        .OrderBy(c => c.Left)  // Root first (smallest Left)
        .ToListAsync(ct);
}

Hämta alla descendanter

Det är här häckade uppsättningar verkligen lyser:

public async Task<List<Comment>> GetDescendantsAsync(int commentId, CancellationToken ct = default)
{
    var comment = await context.Comments
        .AsNoTracking()
        .FirstOrDefaultAsync(c => c.Id == commentId, ct);

    if (comment == null)
        return new List<Comment>();

    // Descendants are nodes CONTAINED BY this node
    // Simple range query - extremely efficient with indexes
    return await context.Comments
        .AsNoTracking()
        .Where(c => c.Left > comment.Left && c.Right < comment.Right)
        .OrderBy(c => c.Left)  // Depth-first order - perfect for display!
        .ToListAsync(ct);
}

Hämta hela trädet i visningsordning

En fråga returnerar allt i perfekt visningsordning:

public async Task<List<CommentWithDepth>> GetTreeInOrderAsync(int postId, CancellationToken ct = default)
{
    // The beauty of nested sets: ORDER BY Left gives you depth-first order!
    // This is the exact order you'd want for displaying a threaded view

    // Calculate depth using a subquery that counts ancestors
    var sql = @"
        SELECT
            c.*,
            (SELECT COUNT(*)
             FROM comments ancestor
             WHERE ancestor.post_id = c.post_id
               AND ancestor.left < c.left
               AND ancestor.right > c.right
            ) as depth
        FROM comments c
        WHERE c.post_id = {0}
        ORDER BY c.left";

    return await context.Database
        .SqlQueryRaw<CommentWithDepth>(sql, postId)
        .ToListAsync(ct);
}

Eller utan rå SQL (mindre effektiv men ren EF Core):

public async Task<List<CommentWithDepth>> GetTreeInOrderEfCoreAsync(
    int postId,
    CancellationToken ct = default)
{
    // Get all comments ordered by Left (depth-first order)
    var comments = await context.Comments
        .AsNoTracking()
        .Where(c => c.PostId == postId)
        .OrderBy(c => c.Left)
        .ToListAsync(ct);

    // Calculate depth for each by counting ancestors in memory
    var result = new List<CommentWithDepth>();

    foreach (var comment in comments)
    {
        // Count how many other comments contain this one
        var depth = comments.Count(c =>
            c.Left < comment.Left && c.Right > comment.Right);

        result.Add(new CommentWithDepth
        {
            Id = comment.Id,
            Content = comment.Content,
            Author = comment.Author,
            CreatedAt = comment.CreatedAt,
            PostId = comment.PostId,
            ParentCommentId = comment.ParentCommentId,
            Depth = depth
        });
    }

    return result;
}

Ta bort ett underträd

Radering är enkelt, men kräver omnumrering:

public async Task DeleteSubtreeAsync(int commentId, CancellationToken ct = default)
{
    await using var transaction = await context.Database.BeginTransactionAsync(ct);

    try
    {
        var comment = await context.Comments
            .FirstOrDefaultAsync(c => c.Id == commentId, ct);

        if (comment == null)
            throw new InvalidOperationException($"Comment {commentId} not found");

        var postId = comment.PostId;
        var left = comment.Left;
        var right = comment.Right;

        // Width of the subtree being deleted
        var width = right - left + 1;

        // Delete all nodes in the range
        var deleted = await context.Comments
            .Where(c => c.Left >= left && c.Right <= right)
            .ExecuteDeleteAsync(ct);

        // Shift all nodes to the right of deleted subtree LEFT by width
        // (closing the gap)
        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Right > right)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Right, c => c.Right - width), ct);

        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Left > right)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Left, c => c.Left - width), ct);

        await transaction.CommitAsync(ct);

        logger.LogInformation("Deleted {Count} comments, shifted remaining nodes by {Width}",
            deleted, width);
    }
    catch
    {
        await transaction.RollbackAsync(ct);
        throw;
    }
}

Flytta ett underträd

Detta är den mest komplexa verksamheten för häckade uppsättningar:

public async Task MoveSubtreeAsync(
    int commentId,
    int newParentId,
    CancellationToken ct = default)
{
    await using var transaction = await context.Database.BeginTransactionAsync(ct);

    try
    {
        var node = await context.Comments.FirstOrDefaultAsync(c => c.Id == commentId, ct);
        var newParent = await context.Comments.FirstOrDefaultAsync(c => c.Id == newParentId, ct);

        if (node == null || newParent == null)
            throw new InvalidOperationException("Node or parent not found");

        // Prevent cycle: can't move node under its own descendant
        if (newParent.Left >= node.Left && newParent.Right <= node.Right)
            throw new InvalidOperationException("Cannot move node under its own descendant");

        var postId = node.PostId;
        var width = node.Right - node.Left + 1;

        // This is complex! The algorithm:
        // 1. Mark nodes to move (using temporary negative values)
        // 2. Close the gap where nodes were
        // 3. Make room at new position
        // 4. Move nodes to new position
        // 5. Fix the signs back

        // Use a stored procedure or multiple updates for production
        // This simplified version shows the concept:

        var oldLeft = node.Left;
        var oldRight = node.Right;
        var newPosition = newParent.Right;

        // Step 1: Temporarily mark nodes by making Left/Right negative
        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Left >= oldLeft && c.Right <= oldRight)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s
                .SetProperty(c => c.Left, c => -c.Left)
                .SetProperty(c => c.Right, c => -c.Right), ct);

        // Step 2: Close gap
        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Left > 0 && c.Right > oldRight)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Right, c => c.Right - width), ct);

        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Left > oldRight)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Left, c => c.Left - width), ct);

        // Recalculate newPosition (it may have shifted)
        var updatedParent = await context.Comments.FirstAsync(c => c.Id == newParentId, ct);
        newPosition = updatedParent.Right;

        // Step 3: Make room at new position
        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Left > 0 && c.Right >= newPosition)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Right, c => c.Right + width), ct);

        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Left >= newPosition)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s.SetProperty(c => c.Left, c => c.Left + width), ct);

        // Step 4: Calculate offset and move nodes
        var offset = newPosition - oldLeft;

        await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId && c.Left < 0)
            .ExecuteUpdateAsync(s => s
                .SetProperty(c => c.Left, c => -c.Left + offset)
                .SetProperty(c => c.Right, c => -c.Right + offset), ct);

        // Step 5: Update parent reference
        node = await context.Comments.FirstAsync(c => c.Id == commentId, ct);
        node.ParentCommentId = newParentId;

        await context.SaveChangesAsync(ct);
        await transaction.CommitAsync(ct);

        logger.LogInformation("Moved subtree of width {Width} from position {OldPos} to {NewPos}",
            width, oldLeft, newPosition);
    }
    catch
    {
        await transaction.RollbackAsync(ct);
        throw;
    }
}

Visualisering av frågeflöde

sequenceDiagram
    participant App as Application
    participant EF as EF Core
    participant DB as PostgreSQL

    Note over App,DB: Getting Descendants (Range query)
    App->>EF: GetDescendantsAsync(commentId)
    EF->>DB: SELECT * FROM comments WHERE id = @id
    DB-->>EF: Node (L=4, R=11)
    EF->>DB: SELECT * FROM comments WHERE left > 4 AND right < 11
    DB-->>EF: All descendants
    EF-->>App: List<Comment>

    Note over App,DB: Insert (Expensive!)
    App->>EF: AddCommentAsync(parentId, ...)
    EF->>DB: SELECT right FROM comments WHERE id = @parentId
    DB-->>EF: Parent's right = 11
    EF->>DB: UPDATE comments SET right = right + 2 WHERE right >= 11
    EF->>DB: UPDATE comments SET left = left + 2 WHERE left >= 11
    EF->>DB: INSERT comment (left=11, right=12)
    EF-->>App: Comment

Prestandaegenskaper

på drift på komplexitet på databasfrågor på anteckningar på |-----------|------------|------------------|-------| påför alla noder till höger Om du använder ParentCommentId Se till att förfäderna får tillgång till O(1) A.1 A.2 A. Avståndsförfrågan A. Se till att ättlingarna får O(1) på plats 2 Se till att trädet är i ordning. och flytta delträdet på O(n) på många platser på grund av omnumreringen och ta bort delträd på O(n) på 3 på Ta bort + skift

Anmärkning: Den O(n) komplexiteten för skär / deletes är problematiskt för skrivtunga program. Varje insats potentiellt berör varje rad i trädet!

Fördelar och nackdelar

VÄLKOMMEN TILL FÖRMÅN FÖR FÖRVÄRVSPRODUKTER |------|------| på O(1) ättling / anhörig frågor på O(n) infoga komplexitet - varje insats skift rader på med perfekt visningsordning från ORDER By Vänster på O(n) ta bort och flytta komplexitet på djup kalkylerbar via förfadern räkna . Skriv lås kan orsaka strid . på Minimal lagring (bara 2 heltal) på Numbers kan bli mycket stora med många uppdateringar "En enda fråga returnerar hela delträdet" "Konkurrenta ändringar är farliga" på Inga går eller rekursiva CTE behövs på Kräver transaktion för varje skriva på

När man ska använda inbäddade uppsättningar

Välj inbäddade uppsättningar när:

  • Dina uppgifter är i huvudsak läsbara (kategoriträd, org diagram som sällan ändras)
  • Du behöver blazing-snabba subtree frågor
  • Visa ordningsfrågor och du vill ha den inbyggd
  • Du kommer att göra sällan batch uppdateringar snarare än kontinuerliga insatser
  • Konkurrenter skriver inte är ett bekymmer

Undvik nästkommande uppsättningar när:

  • Användare kan lägga till / ta bort / flytta noder (som kommentarsystem)
  • Du har samtidigt skriver
  • Lägg till prestandafrågor
  • Du har inte råd att låsa stora delar av bordet
  • Trädet ändras ofta

Återuppbyggnad av trädet

Om vänster/höger värden blir korrumperade eller du behöver lägga till bosatta uppsättningar till befintliga data:

public async Task RebuildNestedSetsAsync(int postId, CancellationToken ct = default)
{
    await using var transaction = await context.Database.BeginTransactionAsync(ct);

    try
    {
        // Load all comments with parent relationships
        var comments = await context.Comments
            .Where(c => c.PostId == postId)
            .OrderBy(c => c.CreatedAt)
            .ToListAsync(ct);

        // Build parent-children lookup
        var childrenLookup = comments.ToLookup(c => c.ParentCommentId);

        // Walk the tree depth-first, assigning Left/Right
        int counter = 0;

        void Walk(int? parentId)
        {
            foreach (var comment in childrenLookup[parentId])
            {
                counter++;
                comment.Left = counter;
                Walk(comment.Id);  // Recurse to children
                counter++;
                comment.Right = counter;
            }
        }

        Walk(null);  // Start with root nodes

        await context.SaveChangesAsync(ct);
        await transaction.CommitAsync(ct);

        logger.LogInformation("Rebuilt nested sets for post {PostId}: {Count} comments",
            postId, comments.Count);
    }
    catch
    {
        await transaction.RollbackAsync(ct);
        throw;
    }
}

Alternativt: Numrering av luckor

För att minska frekvensen av omnumrering kan du lämna luckor:

// Instead of consecutive: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
// Use gaps: 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800

// Inserts can fit in gaps without shifting:
// Insert between 200 and 300: use 250
// Only renumber when gaps run out

Detta avskriver kostnaden för omnumrering men ökar komplexiteten.

Serienavigering

logo

© 2026 Scott Galloway — Unlicense — All content and source code on this site is free to use, copy, modify, and sell.