xorm源码学习

文章目录

  • XORM源码浅析及实践
    • ORM
    • ORM vs. SQL
    • XORM
        • 软件架构
      • ORM 引擎 Engine——DBM
      • *core.DB
    • Golang：database/sql 源码
      • 基本结构
      • 连接复用，提高性能。增加数据库连接池
      • 数量连接管理
    • database/sql
      • 主要内容：
      • sql.DB
      • 创建数据库连接
        • sql.Open()
        • DB.conn
          • 可能需要创建新的连接
      • 连接释放
      • 清理无效连接
    • 数据库操作
        • 数据库操作
        • Prepare() 和Query()区别
        • 接口的实现细节
      • Query
        • 基本使用
        • 源码解析
      • Exec
      • Prepare
        • 基本使用
      • Rows
      • DB.Stmt,Statements
        • 基本使用
        • 源码

XORM源码浅析及实践

ORM

应用程序是如何实现的数据的增删改查的？

ORM 是 Object Relational Mapping 的缩写，译为“对象关系映射”框架。

ORM 框架是一种数据持久化技术，是一种为了解决面向对象与关系型数据库中数据类型不匹配的技术，它通过描述对象与数据库表之间的映射关系，自动将应用程序中的对象持久化到关系型数据库的表中。在程序中的对象和关系型数据库之间建立映射关系，这样就可以用面向对象的方式，操作数据。

ORM映射关系

image.png

持久化层是作为业务逻辑层和数据库层的桥梁，为业务层提供数据增删改查的接口，接收业务层的指令，与数据库建立连接获取对应的数据

  1. ORM就是处于持久化层的一个东西
  2. ORM支撑了数据的增删改查。
  3. ORM接收业务层指令后最终还是转换成SQL语句，发送给数据库api驱动器

image.png

ORM vs. SQL

  • ORM为业务层提供了更友好的接口，但其最后还是将业务层的指令转换sql语句。从这大家应该可以猜到，为了实现数据的增删改查，除了使用ORM，我们也可以直接使用sql。

为什么不直接使用sql？使用ORM有什么优势吗？

  • ORM将数据表映射为数据模型，屏蔽了底层数据库的细节和差异，并提供易用的接口生成对应的sql语句。
  • 直接使用sql势必要了解sql语法，不同的数据库其sql语法也存在差异，相对ORM学习成本更高
  • 因为ORM采用面向对象的方式操作数据，可拓展新更强
    • 让开发者只需关注具体业务逻辑，具体实现只需调用对应的ORM接口
    • 这种模式可以屏蔽底层的数据库的细节，不需要我们与复杂的 SQL 语句打交道，直接采用操作对象的形式操作就可以。且框架会提供一些常用的功能，如字段名别名，查询条件的拼接。
    • ORM主要解决的问题是对象关系的映射。这样，我们在具体的操作数据库的时候，就不用再和复杂的SQL语句打交道，只要像平时操作对象一样操作他就行了
    • 不用sql直接编码，能够操作对象一样从数据库获取数据.

XORM

Go语言ORM库. 通过它可以使数据库操作非常简便。 通过xorm框架，开发者可以方便的使用各种封装好的方法来代替原生的sql语句。这样就降低了我们开发者使用数据库的门槛。

软件架构

  • builder 包下的 builder模块拼接 SQL 语句，它主要是将符合 SQL 规范的语句，封装成一个个的 API，其本身并不能直接操作数据库。

  • dialect 包下的 IDialect 接口，主要处理各类 SQL数据库的特性，即: 方言(不属于SQL规范的各类数据库的特性)，其本身并不能直接操作数据库。

  • schema 包下的 schema主要处理的是 Model与数据库 Table 之间的关系，利用反射将模型映射成数据库表结构。

  • core 包主要是将 sql.DB扩展成core.DB，sql.stmt扩展成core.stmt…就是扩展了 database/sql包下的内容。其本身具备了操作数据库的能力。

  • integration包下的 statement模块，就是将 builder，dialect，core，schema 装配起来，生成一个个完整的SQL语句，具备了操作本框架支持的SQL数据库的能力。

  • Session 只是对 Statement模块的包装和扩展。Session在Statement的基础上增加了一些自定义的逻辑和功能。

  • Engine 则又在 Session的基础上进一步的封装。扩展了 Session的功能。

  • 每一个 Engine 对象只能持有一个处于连接状态的 *core.DB对象。（它只能保持一个数据库连接）

  • 每一个 Engine 对象能打开任意多个 *Session 对象。(它能维护任意多个会话)

ORM 引擎 Engine——DBM

Engine 是orm的主要结构，表示数据库管理器.通常，一个应用程序只需要一个引擎

// Engine is the major struct of xorm, it means a database manager.
// Commonly, an application only need one engine
type Engine struct {cacherMgr      *caches.Manager // 缓存模块defaultContext context.Context // 默认上下文。dialect        dialects.Dialect  // 主要是为了传给 Session.statementdriver         dialects.DriverengineGroup    *EngineGrouplogger         log.ContextLogger // 上下文日志模块。tagParser      *tags.Parser // 主要是为了传给 Session.statementdb             *core.DBdriverName     string //驱动名称，例如:"mysql","mssql",...dataSourceName string //对应驱动的 dataSourceName 连接信息TZLocation *time.Location // The timezone of the applicationDatabaseTZ *time.Location // The timezone of the databaselogSessionID bool // 默认为false,表示:没有创建 Session对象。初始化一个 Engine 对象时不会自动创建 Session 对象
}

*core.DB

DB 是 *sql.DB 的扩展。

type DB struct {*sql.DBMapper mapper.IMapper //表示结构体的字段名称和表的列名称之间的名称转换cache  map[reflect.Type]*cacheStructmu     sync.RWMutexLogger log.IContextLoggerhooks  ictx.Hooks
}

mapper

IMapper 是实现的多态，任意一个struct实现了接口中的所有方法，那么则认为该struct实现了该接口。

  • SnakeMapper 支持struct为驼峰式命名，表结构为下划线命名之间的转换，这个是默认的Maper；
  • SameMapper 支持结构体名称和对应的表名称以及结构体field名称与对应的表字段名称相同的命名；
  • GonicMapper 和SnakeMapper很类似，但是对于特定词支持更好，比如ID会翻译成id而不是i_d。
// Mapper 表示结构体的字段名称和表的列名称之间的名称转换
type IMapper interface {Obj2Table(string) stringTable2Obj(string) string
}// 1-1，名称map缓存
type CacheMapper struct {oriMapper      IMapperobj2tableCache map[string]stringobj2tableMutex sync.RWMutextable2objCache map[string]stringtable2objMutex sync.RWMutex}// SameMapper 实现IMapper并在结构表和数据库表之间提供相同的名称
type SameMapper struct {}
func (m SameMapper) Obj2Table(o string) string {return o
}
func (m SameMapper) Table2Obj(t string) string {return t
}// SnakeMapper 实现IMapper并在结构表和数据库表之间驼峰式名称转化，userId--user_id
type SnakeMapper struct {}// GonicMapper 实现IMapper。映射名称时将考虑初始性。
// id -> ID, user -> User and to table names: UserID -> user_id, MyUID -> my_uid
type GonicMapper map[string]bool

Golang：database/sql 源码

在这里插入图片描述

  • database/sql主要是提供了对数据库的读写操作的接口和数据库连接池功能，需要向其注册相应的数据库驱动才能工作。
  • go-sql-driver/mysql是mysql数据库驱动，mysql客户端的真正实现，负责与mysql服务端进行交互，完成连接、读写操作。
  • github.com/lib/pq常用的第三方 PostgreSQL 驱动程序

Go内置了数据库相关的库 - database/sql，实现数据库操作相关的接口，其中还包含一个很重要的功能 - 连接池，用来实现连接的复用，限制连接的数量，从而提高性能，避免连接数量失控，导致资源消耗不可控。

如何一步步设计包含连接池的数据库组件，包括模型抽象、连接复用，以及如何管理连接数。

基本结构

  • 需要一个数据库对象，将数据库对象抽象为一个DB的结构体，一个对象对应的是一个数据库实例，所以DB必须是**单例在这里插入图片描述

  • 数据库需要连接，所以可以对连接进行抽象，命名为Conn，这里我们不关心Conn的属性，而是关心行为，所以Conn类型定义成一个interface包含所需两个方法

    • 预处理方法Prepare(接收一个sql，返回一个实现Stmt接口的预处对象，接着设置一下参数，最后执行数据库操作)
    • 关闭连接方法Close

  • 不同的数据库连接的实现方式会有不同，对连接的方式进行抽象，定义一个连接接口 - Connector，用来创建连接（依赖倒置原则，依赖于抽象而不依赖于具体。写代码时用到具体类时，不与具体类交互，而与具体类的上层接口交互），当初始化DB的时候再将具体实现注入到DB对象中（也就是依赖注入）。

在这里插入图片描述

// 数据库对象
type DB struct {connector Connector
}type Conn interface {Prepare(query string) (Stmt, error)Close() error
}// 数据库连接接口
type Connector interface {Connect(context.Context) (Conn, error)
}

给DB对象增加一个获取连接的方法Conn，在不考虑连接池的情况下，调用connector.Connect(ctx)直接获取连接：

// 获取一个连接
func (db *DB) Conn(ctx context.Context) (*Conn, error) {return db.connector.Connect(ctx)
}

在这里插入图片描述

连接复用，提高性能。增加数据库连接池

  • 存储空闲连接，切片来存储：freeConn []*Conn
  • 并发安全的问题，需要增加一个锁mu sync.Mutex来保护
  • 连接要复用，就不能关闭，用完需要放回连接池中，所以DB需要一个将连接放回连接池的方法 - putConn：
  • 没有连接池功能的时候，一个Conn用完了就一定会调用Close()释放资源，有连接池功能后，对Conn进行改造，增加一层代理
// 数据库对象
type DB struct {connector Connectormu        sync.Mutex // protects following fieldsfreeConn  []*Conn
}

数据库连接获取方法Conn就需要修改为：

  • 如果没有，创建新连接
  • 如果有，返回一个经连接池包装之后的连接
func (db *DB) Conn(ctx context.Context) (*Conn, error) {db.mu.Lock() // 加锁保护freeConnnumFree := len(db.freeConn)if numFree > 0 {conn := db.freeConn[0]// 移除第一个连接copy(db.freeConn, db.freeConn[1:])db.freeConn = db.freeConn[:numFree-1]db.mu.Unlock()return conn, nil}db.mu.Unlock()return db.connector.Connect(ctx) // 没有空闲连接，重新创建
}func (db *DB) putConn(dc Conn) {db.mu.Lock()db.freeConn = append(db.freeConn, dc)db.mu.Unlock()
}

type PConn interface {db        *DBci        Conn //原来的Conn作为PConn的一个属性，同时实现了Conn接口的两个方法
}
func (pc *PConn) Close() error {dc.db.putConn(pc)
}
func (pc *PConn) Prepare(query string) (Stmt, error) {return pc.ci.Prepare(query)
}// 调整一下Conn的创建方法
func (db *DB) Conn(ctx context.Context) (Conn, error) {...c , err := db.connector.Connect(ctx) // 没有空闲连接，重新创建if err!=nil {return nil, err}return &PConn{ //返回包装过后的连接ci: c,db: db,}
}

数量连接管理

限创建连接可能会导致资源耗尽，资源消耗曲线过陡峭

  • 限制连接数量。将连接的数量约束在指定的范围内
    • 保存当前连接数量
    • 最大连接数
  • 连接请求队列。当连接数量达到最大值时，连接请求需要需要放到等待队列中，等待有连接释放。
    • 没有空闲连接、连接数已达最大连接数怎么操作？

chan 可以理解为一个管道或者先进先出的队列。带缓存的 channel 实际上是一个阻塞队列。队列满时写协程会阻塞，队列空时读协程阻塞。

Database/sql里是采用一个map来存储（注：这个有点奇怪，为什么不用队列？），在DB结构体增加一个属性：connRequests，类型为：map[uint64]chan connRequest，其中key/value：

  • key ：请求唯一标识。调用nextRequestKeyLocked方法生成，实际上就是一个自增的序列，只是为了保持唯一
  • value：等待连接的请求。类型为chan，每个请求封装为一个chan，可以保证并发安全，同时也可以利用其阻塞特性（当chan没有值时阻塞等待），chan接收的数据类型为connRequest格式，当其他协程有释放连接时，会将连接放到一个connRequest对象中发送给该chan，connRequest只包含两个属性：conn和err，用来接收返回连接或是异常。
type DB struct {...numOpen      int    // number of opened and pending open connectionsmaxOpen      int                    // <= 0 means unlimitednextRequest  uint64 // Next key to use in connRequests.connRequests map[uint64]chan connRequest
}func (db *DB) nextRequestKeyLocked() uint64 {next := db.nextRequestdb.nextRequest++return next
}// 连接请求
type connRequest struct {conn *PConnerr  error
}

调整获取连接的方法Conn(ctx context.Context) 逻辑：

  1. 判断freeConn是否有空闲连接，有就返回
  2. 判断连接数量numOpen是否大于maxOpen，如果还小于maxOpen，说明还可以创建新连接，创建连接后numOpen++，返回连接
  3. 当numOpen已经是大于等于maxOpen，就不能再创建新连接，这是就把请求放到集合connRequests中，等待连接释放。
func (db *DB) Conn(ctx context.Context) (Conn, error) {db.mu.Lock() // 加锁保护freeConnnumFree := len(db.freeConn)if numFree > 0 { // 有空闲连接conn := db.freeConn[0]copy(db.freeConn, db.freeConn[1:])db.freeConn = db.freeConn[:numFree-1]db.mu.Unlock()return conn, nil}// 连接数已经超出if db.maxOpen > 0 && db.numOpen >= db.maxOpen {req := make(chan connRequest, 1) // 创建一个chan，接收连接reqKey := db.nextRequestKeyLocked() // 生成唯一序号db.connRequests[reqKey] = req // 放到全局属性，让其他方法能访问到db.mu.Unlock()select {case <-ctx.Done(): //超时等// Remove the connection request and ensure no value has been sent// on it after removing.db.mu.Lock()delete(db.connRequests, reqKey) // 移除db.mu.Unlock()}case ret, ok := <-req: // 收到连接释放if !ok {return nil, errDBClosed}return ret.conn, ret.err}}// 连接数没超出，可以创建新连接db.numOpen++ // optimisticallydb.mu.Unlock()c, err := db.connector.Connect(ctx) // 重新创建if err != nil {return nil, err}return &PConn{ci: c,db: db,}, nil
}

接着，我们还需要调整连接释放方法 - putConn：

  1. 增加一个bool返回值，告诉调用方连接是否释放成功（如果失败，客户端可以决定关闭连接）
  2. 如果连接数numOpen大于 maxOpen时，当前连接直接丢弃，返回false
  3. 当len(db.connRequests)大于0时，需要考虑将连接优先给db.connRequests中的请求
  4. 最后才将连接放入空闲列表中。
func (pc *PConn) Close() error {ok := dc.db.putConn(pc) //释放连接失败，需要把连接关闭if !ok {dc.ci.Close()}
}func (db *DB) putConn(dc Conn) bool{db.mu.Lock()defer db.mu.Unlock()if db.maxOpen > 0 && db.numOpen > db.maxOpen {return false}// 当有等待连接的请求时if c := len(db.connRequests); c > 0 {var req chan connRequestvar reqKey uint64for reqKey, req = range db.connRequests {break}delete(db.connRequests, reqKey) // Remove from pending requests.req <- connRequest{conn: dc,err:  err,}return true}// 放入空闲连接池中db.freeConn = append(db.freeConn, dc)return true
}

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database/sql

https://xie.infoq.cn/article/c705a7821cb0d63f8bd381276

https://studygolang.com/articles/35389

sql 包其实是 db 的抽象，实际连接查询是 db 驱动包来完成

主要内容：

  • database 包目录结构介绍
  • 数据库连接池的定义
  • 为什么要连接池
  • 主要核心的数据结构及解释
  • 重要方法的流程梳理及源码分析
  • 初始化数据库
    • 获取连接
    • 释放连接
    • 清理连接
    • 复用连接

目录结构：

在这里插入图片描述

└─database└─sql│  convert.go           // 数据类型转换工具│  ctxutil.go           // SQL查询接口的一层wrapper，主要处理context close的问题│  sql.go               // 数据库驱动和SQL的通用接口和类型，包括连接池、连接、事务、statement等│└─driverdriver.go       // driver定义了实现数据库驱动所需的接口，这些接口由sql包和具体的驱动包来实现types.go        // 数据类型的别名和转换

sql.DB

DB是数据库句柄，它包含着一个连接池，里面可以有0个或者多个连接。对于多协程的并发调用，它也是安全的。sql包会自动的创建和释放连接池中的连接，也能保持一个空闲连接的连接池。在事务中，一旦DB.Begin被调用，其返回的Tx对象就是绑定到一个单独的连接上，直到事务提交或者回滚，这个连接才会重新被返回空闲连接池。

  • sql.DB
  • sql.Open
  • sql.close

DB结构

type DB struct {waitDuration int64 							// 等待新的连接所需要的总时间，原子操作，waitDuration放在第一个是为了避免32位系统使用64位原子操作的坑，https://toutiao.io/posts/jagmqm/previewconnector driver.Connector 					// 由数据库驱动实现的connectornumClosed uint64           					// 关闭的连接数mu           sync.Mutex 						// protects following fieldsfreeConn     []*driverConn                	// 连接池connRequests map[uint64]chan connRequest  	// 阻塞等待连接的随机队列nextRequest  uint64                       	// 下一个连接的keynumOpen      int                          	// 正在用的+在连接池里的+将要打开的// 用来接收创建新连接的信号
// connectionOpener方法会读取该channel的信号，而当需要创建连接的时候，maybeOpenNewConnections就会往该channel发信号。
// 当调用db.Close()的时候，该channel就会被关闭openerCh          chan struct{}  				// channel用于通知建立新连接closed            bool           				// 当前数据库是否关闭dep               map[finalCloser]depSet		lastPut           map[*driverConn]string		// debug onlymaxIdleCount      int                    		// 最大空闲连接数，也就是连接池的大小，0代表默认连接数2，负数代表0maxOpen           int                    		// 最大打开的连接数=已使用+空闲的，小于等于0表示不限制maxLifetime       time.Duration          		// 一个连接在连接池中最长的生存时间maxIdleTime       time.Duration          		// Go1.5添加，一个连接在被关掉前的最大空闲时间cleanerCh         chan struct{}				// channel用于通知清理连接waitCount         int64          				// 等待的连接数，如果maxIdelCount为0，waitCount就是一直为0maxIdleClosed     int64          				// Go1.5添加，释放连接时，因为连接池已满而被关闭的连接数maxLifetimeClosed int64          				// 连接超过生存时间后而被关闭的连接数stop func() 									// stop cancels the connection opener and the session resetter.
}

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创建数据库连接

sql.Open()

sql.Open只是创建了数据库对象（简称：db）以及开启了两个协程，并没有连接数据库的操作，

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//来在导入go-sql-driver时，该库的init函数就自动注册一个数据库驱动到sql.drivers
var (driversMu sync.RWMutexdrivers   = make(map[string]driver.Driver) 
)type DB struct {....connector driver.Connector
}type Connector interface {Connect(context.Context) (Conn, error)Driver() Driver
}func Open(driverName, dataSourceName string) (*DB, error) {driversMu.RLock()// 根据driverName获取相应的数据库驱动对象    driveri, ok := drivers[driverName]driversMu.RUnlock()if !ok {return nil, fmt.Errorf("sql: unknown driver %q (forgotten import?)", driverName)}// 如果 Driver 实现了 DriverContext，则 sql.DB 将调用 OpenConnector 来获取 Connector，然后调用该 Connector 的 Connect 方法来获取每个所需的连接，而不是为每个连接调用 Driver 的 Open 方法。if driverCtx, ok := driveri.(driver.DriverContext); ok {connector, err := driverCtx.OpenConnector(dataSourceName)if err != nil {return nil, err}return OpenDB(connector), nil}// 调用 sql.OpenDB返回数据库对象return OpenDB(dsnConnector{dsn: dataSourceName, driver: driveri}), nil
}func OpenDB(c driver.Connector) *DB {ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())// 创建数据库对象db := &DB{connector:    c,openerCh:     make(chan struct{}, connectionRequestQueueSize),lastPut:      make(map[*driverConn]string),connRequests: make(map[uint64]chan connRequest),stop:         cancel,}//初始化 db 后，开一个协程来等待，通过 openerCh channel 当做信号来创建新的数据库连接。// 开启协程，负责收到请求后新建连接go db.connectionOpener(ctx)return db
}// Runs in a separate goroutine, opens new connections when requested.
func (db *DB) connectionOpener() {for {select {case <-ctx.Done(): //超时等returncase <-db.openerCh://收到打开一个新的连接信号db.openNewConnection(ctx)}}
}// Open one new connection
func (db *DB) openNewConnection() {ci, err := db.connector.Connect(ctx)// 创建连接的过程加了互斥锁db.mu.Lock()defer db.mu.Unlock()// 如果新连接创建失败，或者已经被关闭，则在返回之前必须减1if db.closed {if err == nil {ci.Close()}db.numOpen--return}if err != nil {db.numOpen--db.putConnDBLocked(nil, err)db.maybeOpenNewConnections()return}dc := &driverConn{db:        db,createdAt: nowFunc(),ci:        ci,}// 获取到连接之后，会根据 putConnDBLocked 这个方法去决定这个连接是否被复用。如果复用则返回，如果无法复用就会关掉这个连接，不会一直放着不管的。if db.putConnDBLocked(dc, err) {db.addDepLocked(dc, dc)} else {db.numOpen--ci.Close()}
}// 如果有连接请求，并且连接数还没达到上限，就通知connectionOpener创建新的连接
func (db *DB) maybeOpenNewConnections() {numRequests := len(db.connRequests)if db.maxOpen > 0 {numCanOpen := db.maxOpen - db.numOpenif numRequests > numCanOpen {numRequests = numCanOpen}}for numRequests > 0 {db.numOpen++ // optimisticallynumRequests--if db.closed {return}db.openerCh <- struct{}{}}
}

putConnDBLocked 如何决定传进来的连接是否可以复用。

func (db *DB) putConnDBLocked(dc *driverConn, err error) bool {// 查看 DB 状态及是否有限制，如果关闭了或者达到限制了，那当然就无法复用了；if db.closed {return false}if db.maxOpen > 0 && db.numOpen > db.maxOpen {return false}// 看一下 connRequests 是否有阻塞等待的请求if c := len(db.connRequests); c > 0 {var req chan connRequestvar reqKey uint64for reqKey, req = range db.connRequests {break}delete(db.connRequests, reqKey) // Remove from pending requests.if err == nil {dc.inUse = true}req <- connRequest{conn: dc,err:  err,}return true// 没有的话，就看下连接池是否可用，可以的话就放到连接池里面} else if err == nil && !db.closed {if db.maxIdleConnsLocked() > len(db.freeConn) {db.freeConn = append(db.freeConn, dc)// 会开启清扫连接池里面空闲连接的逻辑db.startCleanerLocked()return true}db.maxIdleClosed++}return false
}
DB.conn

DB.Conn是db内部获取数据库连接的函数，通过 2 个策略来获取连接，cachedOrNewConn，从连接池内或者新建获取连接，alwaysNewConn，总是通过新建来获取连接.

连接池获取连接就是这样的逻辑设计，复用池，阻塞等待，直接获取。

const (// alwaysNewConn forces a new connection to the database.alwaysNewConn connReuseStrategy = iota// 返回一个缓存连接（如果可用），否则等待一个可用（如果已达到 MaxOpenConns）或创建一个新的数据库连接cachedOrNewConn
)func (db *DB) Conn(ctx context.Context) (*Conn, error) {var dc *driverConnvar err error// 尝试通过缓存或者新建(连接池里面没有可用连接)来获取连接，如果获取不到最大重试次数为2次for i := 0; i < maxBadConnRetries; i++ {dc, err = db.conn(ctx, cachedOrNewConn)if err != driver.ErrBadConn {break}}// 如果在上一步通过缓存或者新建获取不到连接，则再通过新建获取一个连接if err == driver.ErrBadConn {dc, err = db.conn(ctx, alwaysNewConn)}if err != nil {return nil, err}conn := &Conn{db: db,dc: dc,}return conn, nil
}

这个方法会分为三种情况返回连接，分别是

  • 从连接池获取，复用连接
  • 连接池无可用连接或不允许使用连接池，且创建的连接有数量限制的，请求就会阻塞等待创建好的连接
  • 直接通过 connector 驱动去从数据库获取连接

从连接池里面直接获取

如果策略是 cachedOrNewConn 的，先检查 freeConn 连接池里面有没有可以复用的连接，如果有取出来判断，没有超时后返回可用的连接。在取的这个逻辑，L4~L6 是获取连接池第一个的连接的写法，这样的做法可以减少切片的容量-1，这样可以减少切片因为伸缩而产生的内存分配问题。

last := len(db.freeConn) - 1
// 如果strategy是cachedOrNewConn，优先从空闲队列中获取
if strategy == cachedOrNewConn && last >= 0 {conn := db.freeConn[last]db.freeConn = db.freeConn[:last]conn.inUse = trueif conn.expired(lifetime) {db.maxLifetimeClosed++db.mu.Unlock()conn.Close()return nil, driver.ErrBadConn}db.mu.Unlock()// Reset the session if required.if err := conn.resetSession(ctx); errors.Is(err, driver.ErrBadConn) {conn.Close()return nil, err}return conn, nil
}
  1. 如果strategy不是cachedOrNewConn，或者空闲队列为空，则先检查最大打开连接数和正在打开连接数，如果正在打开连接数已经到达了限制，创建一个获取连接请求并等待。
  2. 如果正在打开连接数还没有到达限制，直接创建一个新连接
// 如果打开的连接数已经到达了限制，创建一个获取连接请求并等待。
if db.maxOpen > 0 && db.numOpen >= db.maxOpen {req := make(chan connRequest, 1)reqKey := db.nextRequestKeyLocked()db.connRequests[reqKey] = reqdb.waitCount++db.mu.Unlock()waitStart := nowFunc()// Timeout the connection request with the context.select {case <-ctx.Done()://等待超时db.mu.Lock()delete(db.connRequests, reqKey)db.mu.Unlock()atomic.AddInt64(&db.waitDuration, int64(time.Since(waitStart)))select {default:case ret, ok := <-req://删除的过程中，再检查了一下会不会刚好超时，刚好 req 收到连接的情况if ok && ret.conn != nil {db.putConn(ret.conn, ret.err, false)//那不会直接 close，相反的会留着用，放到连接池里面使用}}return nil, ctx.Err()case ret, ok := <-req:// req 获取到连接了// 如果策略是cachedOrNewConns，则仅检查连接是否过期。if strategy == cachedOrNewConn && ret.err == nil && ret.conn.expired(lifetime) {db.mu.Lock()db.maxLifetimeClosed++db.mu.Unlock()ret.conn.Close()return nil, driver.ErrBadConn}if ret.conn == nil {return nil, ret.err}// Reset the session if required.if err := ret.conn.resetSession(ctx); errors.Is(err, driver.ErrBadConn) {ret.conn.Close()return nil, err}return ret.conn, ret.err
}//如果strategy不是cachedOrNewConn，或者空闲连接队列为空，需要创建一个新的连接。db.numOpen++ // optimisticallydb.mu.Unlock()ci, err := db.connector.Connect(ctx)if err != nil {db.mu.Lock()db.numOpen-- // correct for earlier optimism//不是失败就失败了，而是会在错误里面再去调一次获取连接的函数。这里的思维就是尽可能的减少 connRequests 里面阻塞的请求，连接池设计不仅仅是要思考如何复用，更多的也要考虑如何减少阻塞的请求db.maybeOpenNewConnections()db.mu.Unlock()return nil, err}db.mu.Lock()dc := &driverConn{db:         db,createdAt:  nowFunc(),returnedAt: nowFunc(),ci:         ci,inUse:      true,}db.addDepLocked(dc, dc)db.mu.Unlock()return dc, nil
可能需要创建新的连接

maybeOpenNewConnections 。这个方法就是为了获取连接，更多的是给阻塞的请求创建连接的一个方法。里面主要的也就是往前面讲到的 openerCh 发信号，通知它要创建一个新的连接了，有某个请求可能需要了。

  • 在这边创建失败后，再次调取 maybeOpenNewConnections，目的还是觉得有需要连接的阻塞的请求
func (db *DB) maybeOpenNewConnections() {numRequests := len(db.connRequests)if db.maxOpen > 0 {numCanOpen := db.maxOpen - db.numOpenif numRequests > numCanOpen {numRequests = numCanOpen}}for numRequests > 0 {db.numOpen++ // optimisticallynumRequests--if db.closed {return}// db.openerCh 收到信号后，其实调取底层的方法就是 openNewConnectiondb.openerCh <- struct{}{}}
}

连接释放

img

func (c *Conn) Close() error {return c.close(nil)
}closemu sync.RWMutex
func (c *Conn) close(err error) error {if !atomic.CompareAndSwapInt32(&c.done, 0, 1) {return ErrConnDone}// Lock around releasing the driver connection// to ensure all queries have been stopped before doing so.c.closemu.Lock()defer c.closemu.Unlock()c.dc.releaseConn(err)c.dc = nilc.db = nilreturn err
}func (dc *driverConn) releaseConn(err error) {dc.db.putConn(dc, err, true)
}// putConn adds a connection to the db's free pool.
func (db *DB) putConn(dc *driverConn, err error, resetSession bool) {// 判断是否为坏连接，driver.ErrBadConnif errors.Is(err, driver.ErrBadConn) {// Don't reuse bad connections.// Since the conn is considered bad and is being discarded, treat it// as closed. Don't decrement the open count here, finalClose will// take care of that.db.maybeOpenNewConnections()// tell the connectionOpener to open new connections.db.mu.Unlock()dc.Close()return}// 用于测试的后置钩子函数if putConnHook != nil {putConnHook(db, dc)}added := db.putConnDBLocked(dc, nil)db.mu.Unlock()if !added {dc.Close()return}
}func (db *DB) putConnDBLocked(dc *driverConn, err error) bool {if db.closed {return false}if db.maxOpen > 0 && db.numOpen > db.maxOpen {return false}if c := len(db.connRequests); c > 0 {var req chan connRequestvar reqKey uint64for reqKey, req = range db.connRequests {break}delete(db.connRequests, reqKey) // Remove from pending requests.if err == nil {dc.inUse = true}req <- connRequest{conn: dc,err:  err,}return true} else if err == nil && !db.closed {if db.maxIdleConnsLocked() > len(db.freeConn) {db.freeConn = append(db.freeConn, dc)db.startCleanerLocked()return true}db.maxIdleClosed++}return false
}

清理无效连接

清理无效连接不是一初始化数据库就开一个协程等超时清理

  • 放回连接池就会发起一次清理连接池空闲连接的动作
  • 重新设置连接最大生存时间的时候也会触发一次。

img

// startCleanerLocked starts connectionCleaner if needed.
func (db *DB) startCleanerLocked() {if (db.maxLifetime > 0 || db.maxIdleTime > 0) && db.numOpen > 0 && db.cleanerCh == nil {db.cleanerCh = make(chan struct{}, 1)go db.connectionCleaner(db.shortestIdleTimeLocked())}
}func (db *DB) connectionCleaner(d time.Duration) {const minInterval = time.Secondif d < minInterval {d = minInterval}t := time.NewTimer(d)//1秒的定时器for {select {case <-t.C://定时清理case <-db.cleanerCh: // 调用清理，maxLifetime was changed or db was closed.}db.mu.Lock()d = db.shortestIdleTimeLocked()if db.closed || db.numOpen == 0 || d <= 0 {db.cleanerCh = nildb.mu.Unlock()return}
//找到超过max connection lifetime limit、idle time的连接driverConnd, closing := db.connectionCleanerRunLocked(d)db.mu.Unlock()for _, c := range closing {c.Close()}if d < minInterval {d = minInterval}if !t.Stop() {select {case <-t.C:default:}}t.Reset(d)}
}

创建新连接是调用db.connector.Connect进行创建的，先来回顾一下，db.connector是什么，是怎么来的:

在xorm.io/dialects/driver.go中有个注册函数,注册一个pq数据库驱动到sql.drivers

func regDrvsNDialects() bool {providedDrvsNDialects := map[string]struct {dbType     schemas.DBTypegetDriver  func() DrivergetDialect func() Dialect}{"mssql":    {"mssql", func() Driver { return &odbcDriver{} }, func() Dialect { return &mssql{} }},"odbc":     {"mssql", func() Driver { return &odbcDriver{} }, func() Dialect { return &mssql{} }}, "mysql":    {"mysql", func() Driver { return &mysqlDriver{} }, func() Dialect { return &mysql{} }},"mymysql":  {"mysql", func() Driver { return &mymysqlDriver{} }, func() Dialect { return &mysql{}}},"postgres": {"postgres", func() Driver { return &pqDriver{} }, func() Dialect { return &postgres{}}},....}for driverName, v := range providedDrvsNDialects {if driver := QueryDriver(driverName); driver == nil {RegisterDriver(driverName, v.getDriver())RegisterDialect(v.dbType, v.getDialect)}}return true
}

pq

conn.go

func init() {sql.Register("postgres", &Driver{})
}

数据库操作

https://juejin.cn/post/7270900777643622437

关于数据库操作 database/sql 包 功能：提供了 SQL 类数据库的通用接口 前提：

  1. 必须和数据库驱动配合使用
  2. 不支持 context 取消的驱动直到查询完成后才会返回结果
  3. 支持上下文参数 context 指在执行数据库查询或其他操作时，可以使用上下文对象来设置超时时间、传递控制信号以及在需要时进行取消操作。
数据库操作
  • 类型定义 Rows，查询结果集
    • rows.Close() 函数释放与 *sql.Rows 关联的数据库资源
    • rows.Next() 函数，遍历
    • rows.Scan() 函数将每行记录的值复制到这个例子中定义结构体变量
  • 类型 stmt，预编译语句
  • Query 执行数据库的Query操作，例如一个Select语句，返回一个 *sql.Rows 对象。
  • 非查询：db.Exec() 函数用于执行非查询 SQL 语句，例如 INSERT、UPDATE 和 DELETE，返回一个 sql.Result 对象
  • db.Prepare()，准备一个数据库query操作，返回一个 sql 执行模板，*Stmt，用于后续query或执行。这个Stmt可以被多次执行，或者并发执行,预编译，提高效率、防止Sql注入，
    • 其中的?为需要输入的参数，之后通过stmt.Exec()添加参数。
    • Exec返回的Result可以获取 LastInsertId()，但是并不是所有数据库都支持；
    • RowsAffected()能够获取修改数据的条数。
Prepare() 和Query()区别

rows, err := store.DB.Query(SQL, args ...)
defer rows.Close()stmt, err := store.DB.Prepare(SQL)
defer stmt.Close()
// 将参数传递给方法，而不是使用原始SQL字符串(出于安全考虑).
rows, err := stmt.Query(args ...)
defer rows.Close()
接口的实现细节
func (db *DB) Prepare(query string) (*Stmt, error)
func (db *DB) Exec(query string, args ...interface{}) (Result, error)
func (db *DB) Query(query string, args ...interface{}) (*Rows, error)
func (db *DB) QueryRow(query string, args ...interface{}) *Row

这几个接口真正的实现者是：

func (db *DB) PrepareContext(ctx context.Context, query string) (*Stmt, error)
func (db *DB) ExecContext(ctx context.Context, query string, args ...interface{}) (Result, error)
func (db *DB) QueryContext(ctx context.Context, query string, args ...interface{}) (*Rows, error)

核心功能实现者：

func (db *DB) prepare(ctx context.Context, query string, strategy connReuseStrategy) (*Stmt, error)
func (db *DB) exec(ctx context.Context, query string, args []interface{}, strategy connReuseStrategy) (Result, error)
func (db *DB) query(ctx context.Context, query string, args []interface{}, strategy connReuseStrategy) (*Rows, error)

然后最终落实到：

func (db *DB) prepareDC(ctx context.Context, dc *driverConn, release func(error), cg stmtConnGrabber, query string) (*Stmt, error)
func (db *DB) execDC(ctx context.Context, dc *driverConn, release func(error), query string, args []interface{}) (res Result, err error
func (db *DB) queryDC(ctx, txctx context.Context, dc *driverConn, releaseConn func(error), query string, args []interface{}) (*Rows, error)

*DC函数主要是通过调用driverConn实现的函数来执行数据库操作指令，当然driverConn也是继续调用Driver.Conn的实现的函数，这就和具体的驱动实现有关了，这里我们只关心到driverConn。事实上，这里会对应调用Driver.Conn的下列函数：

type ConnPrepareContext interface {// PrepareContext returns a prepared statement, bound to this connection.// context is for the preparation of the statement,// it must not store the context within the statement itself.PrepareContext(ctx context.Context, query string) (Stmt, error)
}type ExecerContext interface {ExecContext(ctx context.Context, query string, args []NamedValue) (Result, error)
}type QueryerContext interface {QueryContext(ctx context.Context, query string, args []NamedValue) (Rows, error)
}

Query

基本使用
func selectData(db *sql.DB) {// 返回查询到的所有行rows, err := db.Query("SELECT * FROM userinfo")checkerr(err)// 一行一行地循环显示// rows.Next() 查看是否还有下一行， 有则返回为真否则假。为后面的rows.Scan()做准备for rows.Next() {var uid intvar username stringvar department stringvar createds string// 由刚才的rows.Next()获得当前行后， 将当前行的各列填入对应参数中// 每次调用Scan方法都必须在前面调用Next方法err = rows.Scan(&uid, &username, &department, &createds)checkerr(err)fmt.Printf("%d,%s,%s,%s\n", uid, username, department, createds)}
}
源码解析
func (db *DB) Query(query string, args ...any) (*Rows, error) {// 调用DB.QueryContext，自动传入一个空的context，因此DB.Query无法通过context设置超时或提前取消。return db.QueryContext(context.Background(), query, args...)
}func (db *DB) QueryContext(ctx context.Context, query string, args ...any) (*Rows, error) {var rows *Rowsvar err errorvar isBadConn boolfor i := 0; i < maxBadConnRetries; i++ {rows, err = db.query(ctx, query, args, cachedOrNewConn)isBadConn = errors.Is(err, driver.ErrBadConn)if !isBadConn {break}}if isBadConn {return db.query(ctx, query, args, alwaysNewConn)}return rows, err
}func (db *DB) query(ctx context.Context, query string, args []any, strategy connReuseStrategy) (*Rows, error) {// 调用db.conn来获取连接，获取连接成功后，调用驱动相应的接口进行查询操作：dc, err := db.conn(ctx, strategy)if err != nil {return nil, err}// 调用DB.queryDC时传入了db.releaseConn函数，就是为查询操作结束或者发生异常情况释放连接做准备的return db.queryDC(ctx, nil, dc, dc.releaseConn, query, args)
}func (db *DB) queryDC(ctx, txctx context.Context, dc *driverConn, releaseConn func(error), query string, args []any) (*Rows, error) {// 如果驱动有实现QueryerContext或者Queryer接口，则直接执行驱动的相应接口queryerCtx, ok := dc.ci.(driver.QueryerContext)var queryer driver.Queryerif !ok {queryer, ok = dc.ci.(driver.Queryer)}if ok {var nvdargs []driver.NamedValuevar rowsi driver.Rowsvar err errorwithLock(dc, func() {// 来自 Stmt.Exec 和 Stmt.Query 调用者的参数转换为驱动程序值。nvdargs, err = driverArgsConnLocked(dc.ci, nil, args)if err != nil {return}rowsi, err = ctxDriverQuery(ctx, queryerCtx, queryer, query, nvdargs)})if err != driver.ErrSkip {if err != nil {releaseConn(err)return nil, err}// Note: ownership of dc passes to the *Rows, to be freed// with releaseConn.rows := &Rows{dc:          dc,releaseConn: releaseConn,rowsi:       rowsi,}// rows.initContextClose函数会开启一个协程，阻塞监听context的Done事件消息// 若发生context超时或cancel事件，调用rows.close,rows.close能调用cancel函数结束awaitDone协程rows.initContextClose(ctx, txctx)return rows, nil}}// 如果如果驱动没有实现QueryerContext或者Queryer接口，又或者返回了driver.ErrSkip错误// 则采取先预编译查询语句再传参进行查询的方法var si driver.Stmtvar err errorwithLock(dc, func() {si, err = ctxDriverPrepare(ctx, dc.ci, query)})if err != nil {releaseConn(err)return nil, err}ds := &driverStmt{Locker: dc, si: si}rowsi, err := rowsiFromStatement(ctx, dc.ci, ds, args...)if err != nil {ds.Close()releaseConn(err)return nil, err}// Note: ownership of ci passes to the *Rows, to be freed// with releaseConn.rows := &Rows{dc:          dc,releaseConn: releaseConn,rowsi:       rowsi,closeStmt:   ds,}// 监听context，超时或cancel时调用rows.closerows.initContextClose(ctx, txctx)return rows, nil
}

Exec

定义：func (*Conn) ExecContext(ctx context.Context,query string,args ...any)(Result,error) 作用：执行不返回任何行结果的查询。 场景：通常用于执行 INSERT、UPDATE 或 DELETE 等修改数据库的操作

参数：

  1. ctx:上下文对象
  2. query: sql 查询语句
  3. args：可选，替换 SQL 查询中的占位符参数（如 ? 或 :name）
import ("context""database/sql""log"
)
var (ctx context.Contextdb  *sql.DB  // sql.DB 是封装好的一个数据库操作对象，包含了操作数据库的基本方法
)
func main() {conn, err := db.Conn(ctx)if err != nil {log.Fatal(err)}defer conn.Close()id := 41result, err := conn.ExecContext(ctx, `UPDATE balances SET balance = balance + 10 WHERE user_id = ?;`, id)if err != nil {log.Fatal(err)}rows, err := result.RowsAffected()if err != nil {log.Fatal(err)}if rows != 1 {log.Fatalf("expected single row affected, got %d rows affected", rows)}
}

Prepare

基本使用
func main() {// 创建数据库连接db, err := sql.Open("mysql", "username:password@tcp(127.0.0.1:3306)/database_name")if err != nil {panic(err.Error())}defer db.Close()// 创建 Prepared Statementstmt, err := db.Prepare("SELECT name, age FROM users WHERE age > ?")if err != nil {panic(err.Error())}defer stmt.Close()// 执行 Prepared Statementrows, err := stmt.Query(18)if err != nil {panic(err.Error())}defer rows.Close()// 遍历查询结果for rows.Next() {var name stringvar age intif err := rows.Scan(&name, &age); err != nil {panic(err.Error())}fmt.Printf("Name: %s, Age: %d\n", name, age)}// 检查是否出错if err := rows.Err(); err != nil {panic(err.Error())}
}

Rows

rows是Query接口的返回，它是一个迭代器抽象，可以通过rows.Next遍历查询操作返回的所有结果行。

  • rows依赖于它的子成员rowsi，它是driver.Rows类型。rows的Next函数依赖于rowsi的Next函数来完成：
  • Rows.Scan会将数据库的字段转化为Go能识别的字段

在这里插入图片描述

rows, _ := db.Query()
defer rows.Close()
for rows.Next() {rows.Scan()
}
// 如果是多结果集查询
for rows.NextResultSet() {for rows.Next() {rows.Scan()}
}func (rs *Rows) Next() bool {var doClose, ok boolwithLock(rs.closemu.RLocker(), func() {// 当nextLocked函数返回EOF或其他类型的错误时，就会自动close调这个rows，而rows.close会release调他所占用的连接doClose, ok = rs.nextLocked()})if doClose {rs.Close()}return ok
}

func (rs *Rows) Scan(dest ...interface{}) error {if rs.isClosed() {return errors.New("sql: Rows are closed")}if rs.lastcols == nil {return errors.New("sql: Scan called without calling Next")}if len(dest) != len(rs.lastcols) {return fmt.Errorf("sql: expected %d destination arguments in Scan, not %d", len(rs.lastcols), len(dest))}for i, sv := range rs.lastcols {err := convertAssign(dest[i], sv)if err != nil {return fmt.Errorf("sql: Scan error on column index %d: %v", i, err)}}return nil
}

DB.Stmt,Statements

基本使用

一般用Prepared Statements和Exec()完成INSERT, UPDATE, DELETE操作。

stmt, err := db.Prepare("INSERT INTO users(name) VALUES(?)")
if err != nil {log.Fatal(err)
}
res, err := stmt.Exec("sommer")
if err != nil {log.Fatal(err)
}
lastId, err := res.LastInsertId()
if err != nil {log.Fatal(err)
}
rowCnt, err := res.RowsAffected()
if err != nil {log.Fatal(err)
}
log.Printf("ID = %d, affected = %d\n", lastId, rowCnt)
源码

在数据库层面，Prepared Statements是和单个数据库连接绑定的。客户端发送一个有占位符的statement到服务端，服务器返回一个statement ID，然后客户端发送ID和参数来执行statement。

在这里插入图片描述

当生成一个Prepared Statement

  • 自动在连接池中绑定到一个空闲连接
  • Stmt对象记住绑定了哪个连接
  • 执行Stmt时，尝试使用该连接。如果不可用，例如连接被关闭或繁忙中，会自动re-prepare，绑定到另一个连接。
type Stmt struct {...css []connStmt....
}func (db *DB) Prepare(query string) (*Stmt, error) {return db.PrepareContext(context.Background(), query)
}func (db *DB) PrepareContext(ctx context.Context, query string) (*Stmt, error) {var stmt *Stmtvar err errorfor i := 0; i < maxBadConnRetries; i++ {stmt, err = db.prepare(ctx, query, cachedOrNewConn)if err != driver.ErrBadConn {break}}if err == driver.ErrBadConn {return db.prepare(ctx, query, alwaysNewConn)}return stmt, err
}func (db *DB) prepare(ctx context.Context, query string, strategy connReuseStrategy) (*Stmt, error) {dc, err := db.conn(ctx, strategy)if err != nil {return nil, err}var si driver.StmtwithLock(dc, func() {si, err = dc.prepareLocked(ctx, query)})if err != nil {db.putConn(dc, err)return nil, err}stmt := &Stmt{db:            db,query:         query,css:           []connStmt{{dc, si}},lastNumClosed: atomic.LoadUint64(&db.numClosed),}db.addDep(stmt, stmt)db.putConn(dc, nil)return stmt, nil
}

func (s *Stmt) connStmt(ctx context.Context, strategy connReuseStrategy) (dc *driverConn, releaseConn func(error), ds *driverStmt, err error) {if err = s.stickyErr; err != nil {return}s.mu.Lock()if s.closed {s.mu.Unlock()err = errors.New("sql: statement is closed")return}// In a transaction or connection, we always use the connection that the// stmt was created on.if s.cg != nil {s.mu.Unlock()dc, releaseConn, err = s.cg.grabConn(ctx) // blocks, waiting for the connection.if err != nil {return}return dc, releaseConn, s.cgds, nil}s.removeClosedStmtLocked() //这里把所有close的连接从css中删除掉，主要是为了优化遍历s.css的速度s.mu.Unlock()//为什么不直接先在css里面尝试寻找，没有的话，再从全局的空闲连接池中找。(css中的连接无法判断是否是空闲？？不是有一个inUse字段的吗.从复杂度方面考虑一下)dc, err = s.db.conn(ctx, strategy)//并不会优先获得执行过prepare语句的connectionif err != nil {return nil, nil, nil, err}s.mu.Lock()for _, v := range s.css { //if v.dc == dc { //检查从空闲连接池获得的是不是该statement执行prepare指令的连接s.mu.Unlock()return dc, dc.releaseConn, v.ds, nil}}s.mu.Unlock()//如果不是，则需要重新在这条新的连接上prepare这个statement// No luck; we need to prepare the statement on this connectionwithLock(dc, func() {ds, err = s.prepareOnConnLocked(ctx, dc)})if err != nil {dc.releaseConn(err)return nil, nil, nil, err}return dc, dc.releaseConn, ds, nil
}

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