Работа с БД на примере MongoDB

Game - библиотека классов для реализации мультиплеерной игры Камень Ножницы Бумага. ConsoleApp - консольное приложение для игры с компьютером.

В этой задаче нужно доработать приложение ConsoleApp так, чтобы оно хранило все данные в MongoDB.

К счастью, вся работа с БД уже изолирована за интерфейсами репозиториев IUserRepository и IGameRepository. Сейчас у этих интерфейсов есть реализации для хранения всех данных в памяти. Требуется создать новые реализации, для хранения данных в MongoDB. Ниже вся задача разбита на этапы:

0. Установка MongoDB

Для изучения нужно развернуть MongoDB локально. Есть два способа:

1. Установить MongoDB Community Edition. Скачать её можно отсюда.
2. Развернуть локально Docker-образ MongoDB по инструкции.

1. Bson сериализация

Сначала нужно подготовить сами классы сущностей к тому, чтобы их мог сохранять и загружать из базы драйвер MongoDB. Драйвер делает это с помощью Bson сериализатора. Можно проверить работу сериализации отдельно от работы с сервером Mongo.

1. Изучи, а потом запусти тест BsonSerializationTest. UserEntity должен сериализоваться без ошибок, а GameEntity нет. Нужно настроить сериализацию GameEntity.
2. Добавь атрибут [BsonConstructor] над конструктором с полным набором аргументов.
3. Добавь атрибут [BsonElement] над всеми readonly-свойствами и readonly-полями, потому что по умолчанию Mongo их игнорирует. То же самое нужно сделать со всеми вложенными в сериализуемую сущность классами.
4. Запусти тест и проверь, что теперь класс GameEntity успешно сериализуется

Более подробно про настройку сериализации в Bson читай в документации: http://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/2.10/reference/bson/mapping/

2. UserRepository

MongoUserRepository

1. Реализуй в классе MongoUserRepository все методы. Тебе поможет документация. Операции чтения: http://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/2.10/reference/driver/crud/reading/ Операции записи: http://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/2.10/reference/driver/crud/writing/ Проверь работоспособность тестами на этот репозиторий.
2. С помощью MongoDB Compass убедись, что после выполнения тестов, в базе game-tests создаются коллекции и документы.

Индекс по UserEntity.Login

1. Запусти тест SearchByLoginFast. Запомни, как долго он работал.
2. Ускорить операцию поиска по логину можно создав индекс. Так как логины у пользователей должны быть уникальными, стоит сразу сделать индекс со свойством "уникальный". При наличии такого индекса MongoDB будет самостоятельно проверять, что логины в сохраненных сущностях не повторяются. Для простоты добавь создание индекса в конструкторе репозитория. Не волнуйся, MongoDB игнорирует повторное создание индекса. Тебе поможет документация http://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/2.10/reference/driver/admin/#indexes
3. Повторно запусти тест SearchByLoginFast и сравни время работы с первоначальным.
4. С помощью MongoDB Compass убедись, что после выполнения тестов, у коллекции users появился индекс и он используется.
5. Раз ты создал уникальный индекс, то тест LoginDuplicateNotAllowed также должен проходить. Проверь это.

Users в ConsoleApp

1. Поменяй InMemoryUserRepository на MongoUserRepository в ConsoleApp. Пример создания Mongo репозитория смотри в тестах на репозитории.
2. С помощью MongoDB Compass проверь, что после окончания игры у пользователя обновляется количество сыгранных игр в БД.

3. GameRepository

MongoGameRepository

1. Реализуй в классе MongoGameRepository все методы. Тебе поможет документация. Операции чтения: http://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/2.10/reference/driver/crud/reading/ Операции записи: http://mongodb.github.io/mongo-csharp-driver/2.10/reference/driver/crud/writing/
2. Проверь работоспособность тестами на этот репозиторий.
3. С помощью MongoDB Compass убедись, что после выполнения тестов, в базе game-tests создаются коллекции и документы.

Games в ConsoleApp

1. Поменяй InMemoryGameRepository на MongoGameRepository в ConsoleApp.
2. Проверь, что прерванная на середине игра сохраняет состояние в БД и при перезапуске продолжается.

4. Бонус-задача «История игры»

Самостоятельно спроектируй ещё одну сущность: GameTurnEntity — это информация об одном завершённом туре игры. В рамках тура каждый игрок называет Камень Ножницы или Бумага, и определяется исход тура — победитель тура или ничья. Объект этого типа возвращает метод GameEntity.FinishTurn().

Спроектируй репозиторий этих сущностей. Добавь его использование в ConsoleApp в двух местах, помеченных TODO-комментариями:

1. Сохраняй эту сущность в БД в конце каждого тура.
2. В методе ShowScore получай из репозитория последние 5 туров и показывай информацию о том, кто что назвал и кто в итоге выиграл тур.

Убедись, что у тебя есть правильный индекс, для того, чтобы запрос последних 5 туров работал быстро. Можешь создать соответствующий тест, чтобы это проверить.

Статьи и документация

.NET MongoDB Driver Reference

Статьи про проектирование в Монго

Вводные о моделировании данных:

https://docs.mongodb.com/manual/core/data-modeling-introduction/ https://docs.mongodb.com/manual/core/data-model-design/

Ограничение на размер документа 16 Мб и другие ограничения. https://docs.mongodb.com/manual/reference/limits/#BSON-Document-Size

О том, как принимать решения о проектировании БД:

• https://www.mongodb.com/blog/post/6-rules-of-thumb-for-mongodb-schema-design-part-1
• https://www.mongodb.com/blog/post/6-rules-of-thumb-for-mongodb-schema-design-part-2
• https://www.mongodb.com/blog/post/6-rules-of-thumb-for-mongodb-schema-design-part-3