2020-06-29
Ann Ann
面向对象编程和关系型数据库,都是目前最流行的技术,但是它们的模型是不一样的。
面向对象编程把所有实体看成对象(object),关系型数据库则是采用实体之间的关系(relation)连接数据。很早就有人提出,关系也可以用对象表达,这样的话,就能使用面向对象编程,来操作关系型数据库。
简单说,ORM 就是通过实例对象的语法,完成关系型数据库的操作的技术,是“对象-关系映射”(Object/Relational Mapping) 的缩写。
ORM 把数据库映射成对象。
- 数据库的表(table) --> 类(class)
- 记录(record,行数据)--> 对象(object)
- 字段(field)--> 对象的属性(attribute)
举例来说,下面是一行 SQL 语句。
SELECT id, first_name, last_name, phone, birth_date, sex
FROM persons
WHERE id = 10
程序直接运行 SQL,操作数据库的写法如下。
res = db.execSql(sql);
name = res[0]["FIRST_NAME"];
改成 ORM 的写法如下。
p = Person.get(10);
name = p.first_name;
一比较就可以发现,ORM 使用对象,封装了数据库操作,因此可以不碰 SQL 语言。开发者只使用面向对象编程,与数据对象直接交互,不用关心底层数据库。
总结起来,ORM 有下面这些优点。
- 数据模型都在一个地方定义,更容易更新和维护,也利于重用代码。
- ORM 有现成的工具,很多功能都可以自动完成,比如数据消毒、预处理、事务等等。
- 它迫使你使用 MVC 架构,ORM 就是天然的 Model,最终使代码更清晰。
- 基于 ORM 的业务代码比较简单,代码量少,语义性好,容易理解。
- 你不必编写性能不佳的 SQL。
但是,ORM 也有很突出的缺点。
- ORM 库不是轻量级工具,需要花很多精力学习和设置。
- 对于复杂的查询,ORM 要么是无法表达,要么是性能不如原生的 SQL。
- ORM 抽象掉了数据库层,开发者无法了解底层的数据库操作,也无法定制一些特殊的 SQL。
许多语言都有自己的 ORM 库,最典型、最规范的实现公认是 Ruby 语言的 Active Record。Active Record 对于对象和数据库表的映射,有一些命名限制。
(1)一个类对应一张表。类名是单数,且首字母大写;表名是复数,且全部是小写。比如,表books
对应类Book
。
(2)如果名字是不规则复数,则类名依照英语习惯命名,比如,表mice
对应类Mouse
,表people
对应类Person
。
(3)如果名字包含多个单词,那么类名使用首字母全部大写的骆驼拼写法,而表名使用下划线分隔的小写单词。比如,表book_clubs
对应类BookClub
,表line_items
对应类LineItem
。
(4)每个表都必须有一个主键字段,通常是叫做id
的整数字段。外键字段名约定为单数的表名 + 下划线 + id,比如item_id
表示该字段对应items
表的id
字段。
下面使用 OpenRecord 这个库,演示如何使用 ORM。
OpenRecord 是仿 Active Record 的,将其移植到了 JavaScript,而且实现得很轻量级,学习成本较低。我写了一个示例库,请将它克隆到本地。
$ git clone https://github.com/ruanyf/openrecord-demos.git
然后,安装依赖。
$ cd openrecord-demos
$ npm install
示例库里面的数据库,是从网上拷贝的 Sqlite 数据库。它的 Schema 图如下(PDF 大图下载)。
使用 ORM 的第一步,就是你必须告诉它,怎么连接数据库(完整代码看这里)。
// demo01.js
const Store = require('openrecord/store/sqlite3');
const store = new Store({
type: 'sqlite3',
file: './db/sample.db',
autoLoad: true,
});
await store.connect();
连接成功以后,就可以操作数据库了。
连接数据库以后,下一步就要把数据库的表,转成一个类,叫做数据模型(Model)。下面就是一个最简单的 Model(完整代码看这里)。
// demo02.js
class Customer extends Store.BaseModel {
}
store.Model(Customer);
上面代码新建了一个Customer
类,ORM(OpenRecord)会自动将它映射到customers
表。使用这个类就很简单。
// demo02.js
const customer = await Customer.find(1);
console.log(customer.FirstName, customer.LastName);
上面代码中,查询数据使用的是 ORM 提供的find()
方法,而不是直接操作 SQL。Customer.find(1)
表示返回id
为1
的记录,该记录会自动转成对象,customer.FirstName
属性就对应FirstName
字段。
Model 里面可以详细描述数据库表的定义,并且定义自己的方法(完整代码看这里)。
// demo03.js
class Customer extends Store.BaseModel {
static definition(){
this.attribute('CustomerId', 'integer', { primary: true });
this.attribute('FirstName', 'string');
this.attribute('LastName', 'string');
this.validatesPresenceOf('FirstName', 'LastName');
}
getFullName(){
return this.FirstName + ' ' + this.LastName;
}
}
上面代码告诉 Model,CustomerId
是主键,FirstName
和LastName
是字符串,并且不得为null
,还定义了一个getFullName()
方法。
实例对象可以直接调用getFullName()
方法。
// demo03.js
const customer = await Customer.find(1);
console.log(customer.getFullName());
数据库的基本操作有四种:create
(新建)、read
(读取)、update
(更新)和delete
(删除),简称 CRUD。
ORM 将这四类操作,都变成了对象的方法。
前面已经说过,find()
方法用于根据主键,获取单条记录(完整代码看这里)或多条记录(完整代码看这里)。
// 返回单条记录
// demo02.js
Customer.find(1)
// 返回多条记录
// demo05.js
Customer.find([1, 2, 3])
where()
方法用于指定查询条件(完整代码看这里)。
// demo04.js
Customer.where({Company: 'Apple Inc.'}).first()
如果直接读取类,将返回所有记录。
// 返回所有记录
const customers = await Customer;
但是,通常不需要返回所有记录,而是使用limit(limit[, offset])
方法指定返回记录的位置和数量(完整代码看这里)。
// demo06.js
const customers = await Customer.limit(5, 10);)
上面的代码制定从第10条记录开始,返回5条记录。
create()
方法用于新建记录(完整代码看这里)。
// demo12.js
Customer.create({
Email: 'president@whitehouse.gov',
FirstName: 'Donald',
LastName: 'Trump',
Address: 'Whitehouse, Washington'
})
update()
方法用于更新记录(完整代码看这里)。
// demo13.js
const customer = await Customer.find(60);
await customer.update({
Address: 'Whitehouse'
});
destroy()
方法用于删除记录(完整代码看这里)。
// demo14.js
const customer = await Customer.find(60);
await customer.destroy();
表与表之间的关系(relation),分成三种。
- 一对一(one-to-one):一种对象与另一种对象是一一对应关系,比如一个学生只能在一个班级。
- 一对多(one-to-many): 一种对象可以属于另一种对象的多个实例,比如一张唱片包含多首歌。
- 多对多(many-to-many):两种对象彼此都是“一对多”关系,比如一张唱片包含多首歌,同时一首歌可以属于多张唱片。
设置“一对一关系”,需要设置两个 Model。举例来说,假定顾客(Customer
)和发票(Invoice
)是一对一关系,一个顾客对应一张发票,那么需要设置Customer
和Invoice
这两个 Model。
Customer
内部使用this.hasOne()
方法,指定每个实例对应另一个 Model 的一个实例。
class Customer extends Store.BaseModel {
static definition(){
this.hasOne('invoices', {model: 'Invoice', from: 'CustomerId', to: 'CustomerId'});
}
}
上面代码中,this.hasMany(name, option)
的第一个参数是该关系的名称,可以随便起,只要引用的时候保持一致就可以了。第二个参数是关系的配置,这里只用了三个属性。
- model:对方的 Model 名
- from:当前 Model 对外连接的字段,一般是当前表的主键。
- to:对方 Model 对应的字段,一般是那个表的外键。上面代码是
Customer
的CustomerId
字段,对应Invoice
的CustomerId
字段。
然后,Invoice
内部使用this.belongsTo()
方法,回应Customer.hasOne()
方法。
class Invoice extends Store.BaseModel {
static definition(){
this.belongsTo('customer', {model: 'Customer', from: 'CustomerId', to: 'CustomerId'});
}
}
接下来,查询的时候,要用include(name)
方法,将对应的 Model 包括进来。
const invoice = await Invoice.find(1).include('customer');
const customer = await invoice.customer;
console.log(customer.getFullName());
上面代码中,Invoice.find(1).include('customer')
表示Invoice
的第一条记录要用customer
关系,将Customer
这个 Model 包括进来。也就是说,可以从invoice.customer
属性上,读到对应的那一条 Customer 的记录。
上一小节假定 Customer 和 Invoice 是一对一关系,但是实际上,它们是一对多关系,因为一个顾客可以有多张发票。
一对多关系的处理,跟一对一关系很像,唯一的区别就是把this.hasOne()
换成this.hasMany()
方法。从名字上就能看出,这个方法指定了 Customer 的一条记录,对应多个 Invoice(完整代码看这里)。
// demo08.js
class Customer extends Store.BaseModel {
static definition(){
this.hasMany('invoices', {model: 'Invoice', from: 'CustomerId', to: 'CustomerId'});
}
}
class Invoice extends Store.BaseModel {
static definition(){
this.belongsTo('customer', {model: 'Customer', from: 'CustomerId', to: 'CustomerId'});
}
}
上面代码中,除了this.hasMany()
那一行,其他都跟上一小节完全一样。
通常来说,“多对多关系”需要有一张中间表,记录另外两张表之间的对应关系。比如,单曲Track
和歌单Playlist
之间,就是多对多关系:一首单曲可以包括在多个歌单,一个歌单可以包括多首单曲。数据库实现的时候,就需要一张playlist_track
表来记录单曲和歌单的对应关系。
因此,定义 Model 就需要定义三个 Model(完整代码看这里)。
// demo10.js
class Track extends Store.BaseModel{
static definition() {
this.hasMany('track_playlists', { model: 'PlaylistTrack', from: 'TrackId', to: 'TrackId'});
this.hasMany('playlists', { model: 'Playlist', through: 'track_playlists' });
}
}
class Playlist extends Store.BaseModel{
static definition(){
this.hasMany('playlist_tracks', { model: 'PlaylistTrack', from: 'PlaylistId', to: 'PlaylistId' });
this.hasMany('tracks', { model : 'Track', through: 'playlist_tracks' });
}
}
class PlaylistTrack extends Store.BaseModel{
static definition(){
this.tableName = 'playlist_track';
this.belongsTo('playlists', { model: 'Playlist', from: 'PlaylistId', to: 'PlaylistId'});
this.belongsTo('tracks', { model: 'Track', from: 'TrackId', to: 'TrackId'});
}
}
上面代码中,Track
这个 Model 里面,通过this.hasMany('playlists')
指定对应多个歌单。但不是直接关联,而是通过through
属性,指定中间关系track_playlists
进行关联。所以,Track 也要通过this.hasMany('track_playlists')
,指定跟中间表的一对多关系。相应地,PlaylistTrack
这个 Model 里面,要用两个this.belongsTo()
方法,分别跟另外两个 Model 进行连接。
查询的时候,不用考虑中间关系,就好像中间表不存在一样。
// demo10.js
const track = await Track.find(1).include('playlists');
const playlists = await track.playlists;
playlists.forEach(l => console.log(l.PlaylistId));
上面代码中,一首单曲对应多张歌单,所以track.playlists
返回的是一个数组。
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