ORM 例項教程

阮一峰發表於2019-02-18
ORM

一、概述

物件導向程式設計和關係型資料庫，都是目前最流行的技術，但是它們的模型是不一樣的。

物件導向程式設計把所有實體看成物件（object），關係型資料庫則是採用實體之間的關係（relation）連線資料。很早就有人提出，關係也可以用物件表達，這樣的話，就能使用物件導向程式設計，來操作關係型資料庫。

簡單說，ORM 就是通過例項物件的語法，完成關係型資料庫的操作的技術，是"物件-關係對映"（Object/Relational Mapping） 的縮寫。

ORM 把資料庫對映成物件。

  • 資料庫的表（table） --> 類（class）
  • 記錄（record，行資料）--> 物件（object）
  • 欄位（field）--> 物件的屬性（attribute）

舉例來說，下面是一行 SQL 語句。


SELECT id, first_name, last_name, phone, birth_date, sex
 FROM persons 
 WHERE id = 10

程式直接執行 SQL，運算元據庫的寫法如下。


res = db.execSql(sql);
name = res[0]["FIRST_NAME"];

改成 ORM 的寫法如下。


p = Person.get(10);
name = p.first_name;

一比較就可以發現，ORM 使用物件，封裝了資料庫操作，因此可以不碰 SQL 語言。開發者只使用物件導向程式設計，與資料物件直接互動，不用關心底層資料庫。

總結起來，ORM 有下面這些優點。

  • 資料模型都在一個地方定義，更容易更新和維護，也利於重用程式碼。
  • ORM 有現成的工具，很多功能都可以自動完成，比如資料消毒、預處理、事務等等。
  • 它迫使你使用 MVC 架構，ORM 就是天然的 Model，最終使程式碼更清晰。
  • 基於 ORM 的業務程式碼比較簡單，程式碼量少，語義性好，容易理解。
  • 你不必編寫效能不佳的 SQL。

但是，ORM 也有很突出的缺點。

  • ORM 庫不是輕量級工具，需要花很多精力學習和設定。
  • 對於複雜的查詢，ORM 要麼是無法表達，要麼是效能不如原生的 SQL。
  • ORM 抽象掉了資料庫層，開發者無法瞭解底層的資料庫操作，也無法定製一些特殊的 SQL。

二、命名規定

許多語言都有自己的 ORM 庫，最典型、最規範的實現公認是 Ruby 語言的 Active Record。Active Record 對於物件和資料庫表的對映，有一些命名限制。

（1）一個類對應一張表。類名是單數，且首字母大寫；表名是複數，且全部是小寫。比如，表books對應類Book。

（2）如果名字是不規則複數，則類名依照英語習慣命名，比如，表mice對應類Mouse，表people對應類Person。

（3）如果名字包含多個單詞，那麼類名使用首字母全部大寫的駱駝拼寫法，而表名使用下劃線分隔的小寫單詞。比如，表book_clubs對應類BookClub，表line_items對應類LineItem。

（4）每個表都必須有一個主鍵欄位，通常是叫做id的整數字段。外來鍵欄位名約定為單數的表名 + 下劃線 + id，比如item_id表示該欄位對應items表的id欄位。

三、示例庫

下面使用 OpenRecord 這個庫，演示如何使用 ORM。

OpenRecord 是仿 Active Record 的，將其移植到了 JavaScript，而且實現得很輕量級，學習成本較低。我寫了一個示例庫，請將它克隆到本地。


$ git clone https://github.com/ruanyf/openrecord-demos.git

然後，安裝依賴。


$ cd openrecord-demos
$ npm install

示例庫裡面的資料庫，是從網上拷貝的 Sqlite 資料庫。它的 Schema 圖如下（PDF 大圖下載）。

四、連線資料庫

使用 ORM 的第一步，就是你必須告訴它，怎麼連線資料庫（完整程式碼看這裡）。


// demo01.js
const Store = require('openrecord/store/sqlite3');

const store = new Store({
  type: 'sqlite3',
  file: './db/sample.db',
  autoLoad: true,
});

await store.connect();

連線成功以後，就可以運算元據庫了。

五、Model

5.1 建立 Model

連線資料庫以後，下一步就要把資料庫的表，轉成一個類，叫做資料模型（Model）。下面就是一個最簡單的 Model（完整程式碼看這裡）。


// demo02.js
class Customer extends Store.BaseModel {
}

store.Model(Customer);

上面程式碼新建了一個Customer類，ORM（OpenRecord）會自動將它對映到customers表。使用這個類就很簡單。


// demo02.js
const customer = await Customer.find(1);
console.log(customer.FirstName, customer.LastName);

上面程式碼中，查詢資料使用的是 ORM 提供的find()方法，而不是直接操作 SQL。Customer.find(1)表示返回id為1的記錄，該記錄會自動轉成物件，customer.FirstName屬性就對應FirstName欄位。

5.2 Model 的描述

Model 裡面可以詳細描述資料庫表的定義，並且定義自己的方法（完整程式碼看這裡）。


// 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;
  }
}

上面程式碼告訴 Model，CustomerId是主鍵，FirstName和LastName是字串，並且不得為null，還定義了一個getFullName()方法。

例項物件可以直接呼叫getFullName()方法。


// demo03.js
const customer = await Customer.find(1);
console.log(customer.getFullName());

六、CRUD 操作

資料庫的基本操作有四種：create（新建）、read（讀取）、update（更新）和delete（刪除），簡稱 CRUD。

ORM 將這四類操作，都變成了物件的方法。

6.1 查詢

前面已經說過，find()方法用於根據主鍵，獲取單條記錄（完整程式碼看這裡）或多條記錄（完整程式碼看這裡）。


// 返回單條記錄
// demo02.js
Customer.find(1)

// 返回多條記錄
// demo05.js
Customer.find([1, 2, 3])

where()方法用於指定查詢條件（完整程式碼看這裡）。


// demo04.js
Customer.where({Company: 'Apple Inc.'}).first()

如果直接讀取類，將返回所有記錄。


// 返回所有記錄
const customers = await Customer;

但是，通常不需要返回所有記錄，而是使用limit(limit[, offset])方法指定返回記錄的位置和數量（完整程式碼看這裡）。


// demo06.js
const customers = await Customer.limit(5, 10);)

上面的程式碼制定從第10條記錄開始，返回5條記錄。

6.2 新建記錄

create()方法用於新建記錄（完整程式碼看這裡）。


// demo12.js
Customer.create({
  Email: 'president@whitehouse.gov',
  FirstName: 'Donald',
  LastName: 'Trump',
  Address: 'Whitehouse, Washington'
})

6.3 更新記錄

update()方法用於更新記錄（完整程式碼看這裡）。


// demo13.js
const customer = await Customer.find(60);
await customer.update({
  Address: 'Whitehouse'
});

6.4 刪除記錄

destroy()方法用於刪除記錄（完整程式碼看這裡）。


// demo14.js
const customer = await Customer.find(60);
await customer.destroy();

七、關係

7.1 關係型別

表與表之間的關係（relation），分成三種。

  • 一對一（one-to-one）：一種物件與另一種物件是一一對應關係，比如一個學生只能在一個班級。
  • 一對多（one-to-many）： 一種物件可以屬於另一種物件的多個例項，比如一張唱片包含多首歌。
  • 多對多（many-to-many）：兩種物件彼此都是"一對多"關係，比如一張唱片包含多首歌，同時一首歌可以屬於多張唱片。

7.2 一對一關係

設定"一對一關係"，需要設定兩個 Model。舉例來說，假定顧客（Customer）和發票（Invoice）是一對一關係，一個顧客對應一張發票，那麼需要設定Customer和Invoice這兩個 Model。

Customer內部使用this.hasOne()方法，指定每個例項對應另一個 Model 的一個例項。


class Customer extends Store.BaseModel {
  static definition(){
    this.hasOne('invoices', {model: 'Invoice', from: 'CustomerId', to: 'CustomerId'});
  }
}

上面程式碼中，this.hasOne(name, option)的第一個引數是該關係的名稱，可以隨便起，只要引用的時候保持一致就可以了。第二個引數是關係的配置，這裡只用了三個屬性。

  • model：對方的 Model 名
  • from：當前 Model 對外連線的欄位，一般是當前表的主鍵。
  • to：對方 Model 對應的欄位，一般是那個表的外來鍵。上面程式碼是Customer的CustomerId欄位，對應Invoice的CustomerId欄位。

然後，Invoice內部使用this.belongsTo()方法，回應Customer.hasOne()方法。


class Invoice extends Store.BaseModel {
  static definition(){
    this.belongsTo('customer', {model: 'Customer', from: 'CustomerId', to: 'CustomerId'});
  }
}

接下來，查詢的時候，要用include(name)方法，將對應的 Model 包括進來。


const invoice = await Invoice.find(1).include('customer');
const customer = await invoice.customer;
console.log(customer.getFullName());

上面程式碼中，Invoice.find(1).include('customer')表示Invoice的第一條記錄要用customer關係，將Customer這個 Model 包括進來。也就是說，可以從invoice.customer屬性上，讀到對應的那一條 Customer 的記錄。

7.3 一對多關係

上一小節假定 Customer 和 Invoice 是一對一關係，但是實際上，它們是一對多關係，因為一個顧客可以有多張發票。

一對多關係的處理，跟一對一關係很像，唯一的區別就是把this.hasOne()換成this.hasMany()方法。從名字上就能看出，這個方法指定了 Customer 的一條記錄，對應多個 Invoice（完整程式碼看這裡）。


// 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'});
  }
}

上面程式碼中，除了this.hasMany()那一行，其他都跟上一小節完全一樣。

7.4 多對多關係

通常來說，"多對多關係"需要有一張中間表，記錄另外兩張表之間的對應關係。比如，單曲Track和歌單Playlist之間，就是多對多關係：一首單曲可以包括在多個歌單，一個歌單可以包括多首單曲。資料庫實現的時候，就需要一張playlist_track表來記錄單曲和歌單的對應關係。

因此，定義 Model 就需要定義三個 Model（完整程式碼看這裡）。


// 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'});
  }
}

上面程式碼中，Track這個 Model 裡面，通過this.hasMany('playlists')指定對應多個歌單。但不是直接關聯，而是通過through屬性，指定中間關係track_playlists進行關聯。所以，Track 也要通過this.hasMany('track_playlists')，指定跟中間表的一對多關係。相應地，PlaylistTrack這個 Model 裡面，要用兩個this.belongsTo()方法，分別跟另外兩個 Model 進行連線。

查詢的時候，不用考慮中間關係，就好像中間表不存在一樣。


// demo10.js
const track = await Track.find(1).include('playlists');
const playlists = await track.playlists;
playlists.forEach(l => console.log(l.PlaylistId));

上面程式碼中，一首單曲對應多張歌單，所以track.playlists返回的是一個陣列。

（完）

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