Go 每日一库之 sqlc

简介

在 Go 语言中编写数据库操作代码真的非常痛苦！database/sql标准库提供的都是比较底层的接口。我们需要编写大量重复的代码。大量的模板代码不仅写起来烦，而且还容易出错。有时候字段类型修改了一下，可能就需要改动很多地方；添加了一个新字段，之前使用select *查询语句的地方都要修改。如果有些地方有遗漏，可能就会造成运行时panic。即使使用 ORM 库，这些问题也不能完全解决！这时候，sqlc来了！sqlc可以根据我们编写的 SQL 语句生成类型安全的、地道的 Go 接口代码，我们要做的只是调用这些方法。

快速使用

先安装：

$ go get github.com/kyleconroy/sqlc/cmd/sqlc

当然还有对应的数据库驱动：

$ go get github.com/lib/pq
$ go get github.com/go-sql-driver/mysql

sqlc是一个命令行工具，上面代码会将可执行程序sqlc放到$GOPATH/bin目录下。我习惯把$GOPATH/bin目录加入到系统PATH中。所以可以执行使用这个命令。

因为sqlc用到了一个 linux 下的库，在 windows 上无法正常编译。在 windows 上我们可以使用 docker 镜像kjconroy/sqlc。docker 的安装就不介绍了，网上有很多教程。拉取kjconroy/sqlc镜像：

$ docker pull kjconroy/sqlc

然后，编写 SQL 语句。在schema.sql文件中编写建表语句：

CREATE TABLE authors (
  id   BIGSERIAL PRIMARY KEY,
  name TEXT NOT NULL,
  bio  TEXT
);

在query.sql文件中编写查询语句：

-- name: GetAuthor :one
SELECT * FROM authors
WHERE id = $1 LIMIT 1;

-- name: ListAuthors :many
SELECT * FROM authors
ORDER BY name;

-- name: CreateAuthor :exec
INSERT INTO authors (
  name, bio
) VALUES (
  $1, $2
)
RETURNING *;

-- name: DeleteAuthor :exec
DELETE FROM authors
WHERE id = $1;

sqlc支持 PostgreSQL 和 MySQL，不过对 MySQL 的支持是实验性的。期待后续完善对 MySQL 的支持，增加对其它数据库的支持。本文我们使用的是 PostgreSQL。编写数据库程序时，上面两个 sql 文件是少不了的。sqlc额外只需要一个小小的配置文件sqlc.yaml：

version: "1"
packages:
  - name: "db"
    path: "./db"
    queries: "./query.sql"
    schema: "./schema.sql"

• version：版本；

• packages：

  • name：生成的包名；
  • path：生成文件的路径；
  • queries：查询 SQL 文件；
  • schema：建表 SQL 文件。

在 windows 上执行下面的命令生成对应的 Go 代码：

docker run --rm -v CONFIG_PATH:/src -w /src kjconroy/sqlc generate

上面的CONFIG_PATH替换成配置所在目录，我的是D:\code\golang\src\github.com\darjun\go-daily-lib\sqlc\get-started。sqlc为我们在同级目录下生成了数据库操作代码，目录结构如下：

db
├── db.go
├── models.go
└── query.sql.go

sqlc根据我们schema.sql和query.sql生成了模型对象结构：

// models.go
type Author struct {
  ID   int64
  Name string
  Bio  sql.NullString
}

和操作接口：

// query.sql.go
func (q *Queries) CreateAuthor(ctx context.Context, arg CreateAuthorParams) (Author, error)
func (q *Queries) DeleteAuthor(ctx context.Context, id int64) error
func (q *Queries) GetAuthor(ctx context.Context, id int64) (Author, error)
func (q *Queries) ListAuthors(ctx context.Context) ([]Author, error)

其中Queries是sqlc封装的一个结构。

说了这么多，来看看如何使用：

package main

import (
  "database/sql"
  "fmt"
  "log"

  _ "github.com/lib/pq"
  "golang.org/x/net/context"

  "github.com/darjun/go-daily-lib/sqlc/get-started/db"
)

func main() {
  pq, err := sql.Open("postgres", "dbname=sqlc sslmode=disable")
  if err != nil {
    log.Fatal(err)
  }

  queries := db.New(pq)

  authors, err := queries.ListAuthors(context.Background())
  if err != nil {
    log.Fatal("ListAuthors error:", err)
  }
  fmt.Println(authors)

  insertedAuthor, err := queries.CreateAuthor(context.Background(), db.CreateAuthorParams{
    Name: "Brian Kernighan",
    Bio:  sql.NullString{String: "Co-author of The C Programming Language and The Go Programming Language", Valid: true},
  })
  if err != nil {
    log.Fatal("CreateAuthor error:", err)
  }
  fmt.Println(insertedAuthor)

  fetchedAuthor, err := queries.GetAuthor(context.Background(), insertedAuthor.ID)
  if err != nil {
    log.Fatal("GetAuthor error:", err)
  }
  fmt.Println(fetchedAuthor)

  err = queries.DeleteAuthor(context.Background(), insertedAuthor.ID)
  if err != nil {
    log.Fatal("DeleteAuthor error:", err)
  }
}

生成的代码在包db下（由packages.name选项指定），首先调用db.New()将sql.Open()的返回值sql.DB作为参数传入，得到Queries对象。我们对authors表的操作都需要通过该对象的方法。

上面程序要运行，还需要启动 PostgreSQL，创建数据库和表：

$ createdb sqlc
$ psql -f schema.sql -d sqlc

上面第一条命令创建一个名为sqlc的数据库，第二条命令在数据库sqlc中执行schema.sql文件中的语句，即创建表。

最后运行程序（多文件程序不能用go run main.go）：

$ go run .
[]
{1 Brian Kernighan {Co-author of The C Programming Language and The Go Programming Language true}}
{1 Brian Kernighan {Co-author of The C Programming Language and The Go Programming Language true}}

代码生成

除了 SQL 语句本身，sqlc需要我们在编写 SQL 语句的时候通过注释的方式为生成的程序提供一些基本信息。语法为：

-- name: <name> <cmd>

name为生成的方法名，如上面的CreateAuthor/ListAuthors/GetAuthor/DeleteAuthor等，cmd可以有以下取值：

• :one：表示 SQL 语句返回一个对象，生成的方法的返回值为(对象类型, error)，对象类型可以从表名得出；
• :many：表示 SQL 语句会返回多个对象，生成的方法的返回值为([]对象类型, error)；
• :exec：表示 SQL 语句不返回对象，只返回一个error；
• :execrows：表示 SQL 语句需要返回受影响的行数。

:one

-- name: GetAuthor :one
SELECT id, name, bio FROM authors
WHERE id = $1 LIMIT 1

注释中--name指示生成方法GetAuthor，从表名得出返回的基础类型为Author。:one又表示只返回一个对象。故最终的返回值为(Author, error)：

// db/query.sql.go
const getAuthor = `-- name: GetAuthor :one
SELECT id, name, bio FROM authors
WHERE id = $1 LIMIT 1
`

func (q *Queries) GetAuthor(ctx context.Context, id int64) (Author, error) {
  row := q.db.QueryRowContext(ctx, getAuthor, id)
  var i Author
  err := row.Scan(&i.ID, &i.Name, &i.Bio)
  return i, err
}

:many

-- name: ListAuthors :many
SELECT * FROM authors
ORDER BY name;

注释中--name指示生成方法ListAuthors，从表名authors得到返回的基础类型为Author。:many表示返回一个对象的切片。故最终的返回值为([]Author, error)：

// db/query.sql.go
const listAuthors = `-- name: ListAuthors :many
SELECT id, name, bio FROM authors
ORDER BY name
`

func (q *Queries) ListAuthors(ctx context.Context) ([]Author, error) {
  rows, err := q.db.QueryContext(ctx, listAuthors)
  if err != nil {
    return nil, err
  }
  defer rows.Close()
  var items []Author
  for rows.Next() {
    var i Author
    if err := rows.Scan(&i.ID, &i.Name, &i.Bio); err != nil {
      return nil, err
    }
    items = append(items, i)
  }
  if err := rows.Close(); err != nil {
    return nil, err
  }
  if err := rows.Err(); err != nil {
    return nil, err
  }
  return items, nil
}

这里注意一个细节，即使我们使用了select *，生成的代码中 SQL 语句被也改写成了具体的字段：

SELECT id, name, bio FROM authors
ORDER BY name

这样后续如果我们需要添加或删除字段，只要执行了sqlc命令，这个 SQL 语句和ListAuthors()方法就能保持一致！是不是很方便？

:exec

-- name: DeleteAuthor :exec
DELETE FROM authors
WHERE id = $1

注释中--name指示生成方法DeleteAuthor，从表名authors得到返回的基础类型为Author。:exec表示不返回对象。故最终的返回值为error：

// db/query.sql.go
const deleteAuthor = `-- name: DeleteAuthor :exec
DELETE FROM authors
WHERE id = $1
`

func (q *Queries) DeleteAuthor(ctx context.Context, id int64) error {
  _, err := q.db.ExecContext(ctx, deleteAuthor, id)
  return err
}

:execrows

-- name: DeleteAuthorN :execrows
DELETE FROM authors
WHERE id = $1

注释中--name指示生成方法DeleteAuthorN，从表名authors得到返回的基础类型为Author。:exec表示返回受影响的行数（即删除了多少行）。故最终的返回值为(int64, error)：

// db/query.sql.go
const deleteAuthorN = `-- name: DeleteAuthorN :execrows
DELETE FROM authors
WHERE id = $1
`

func (q *Queries) DeleteAuthorN(ctx context.Context, id int64) (int64, error) {
  result, err := q.db.ExecContext(ctx, deleteAuthorN, id)
  if err != nil {
    return 0, err
  }
  return result.RowsAffected()
}

不管编写的 SQL 多复杂，总是逃不过上面的规则。我们只需要在编写 SQL 语句时额外添加一行注释，sqlc就能为我们生成地道的 SQL 操作方法。生成的代码与我们自己手写的没什么不同，错误处理都很完善，而且了避免手写的麻烦与错误。

模型对象

sqlc为所有的建表语句生成对应的模型结构。结构名为表名的单数形式，且首字母大写。例如：

CREATE TABLE authors (
  id   SERIAL PRIMARY KEY,
  name text   NOT NULL
);

生成对应的结构：

type Author struct {
  ID   int
  Name string
}

而且sqlc可以解析ALTER TABLE语句，它会根据最终的表结构来生成模型对象的结构。例如：

CREATE TABLE authors (
  id          SERIAL PRIMARY KEY,
  birth_year  int    NOT NULL
);

ALTER TABLE authors ADD COLUMN bio text NOT NULL;
ALTER TABLE authors DROP COLUMN birth_year;
ALTER TABLE authors RENAME TO writers;

上面的 SQL 语句中，建表时有两列id和birth_year。第一条ALTER TABLE语句添加了一列bio，第二条删除了birth_year列，第三条将表名authors改为writers。sqlc依据最终的表名writers和表中的列id、bio生成代码：

package db

type Writer struct {
  ID  int
  Bio string
}

配置字段

sqlc.yaml文件中还可以设置其他的配置字段。

emit_json_tags

默认为false，设置该字段为true可以为生成的模型对象结构添加 JSON 标签。例如：

CREATE TABLE authors (
  id         SERIAL    PRIMARY KEY,
  created_at timestamp NOT NULL
);

生成：

package db

import (
  "time"
)

type Author struct {
  ID        int       `json:"id"`
  CreatedAt time.Time `json:"created_at"`
}

emit_prepared_queries

默认为false，设置该字段为true，会为 SQL 生成对应的prepared statement。例如，在快速开始的示例中设置这个选项，最终生成的结构Queries中会添加所有 SQL 对应的prepared statement对象：

type Queries struct {
  db                DBTX
  tx                *sql.Tx
  createAuthorStmt  *sql.Stmt
  deleteAuthorStmt  *sql.Stmt
  getAuthorStmt     *sql.Stmt
  listAuthorsStmt   *sql.Stmt
}

和一个Prepare()方法：

func Prepare(ctx context.Context, db DBTX) (*Queries, error) {
  q := Queries{db: db}
  var err error
  if q.createAuthorStmt, err = db.PrepareContext(ctx, createAuthor); err != nil {
    return nil, fmt.Errorf("error preparing query CreateAuthor: %w", err)
  }
  if q.deleteAuthorStmt, err = db.PrepareContext(ctx, deleteAuthor); err != nil {
    return nil, fmt.Errorf("error preparing query DeleteAuthor: %w", err)
  }
  if q.getAuthorStmt, err = db.PrepareContext(ctx, getAuthor); err != nil {
    return nil, fmt.Errorf("error preparing query GetAuthor: %w", err)
  }
  if q.listAuthorsStmt, err = db.PrepareContext(ctx, listAuthors); err != nil {
    return nil, fmt.Errorf("error preparing query ListAuthors: %w", err)
  }
  return &q, nil
}

生成的其它方法都使用了这些对象，而非直接使用 SQL 语句：

func (q *Queries) CreateAuthor(ctx context.Context, arg CreateAuthorParams) (Author, error) {
  row := q.queryRow(ctx, q.createAuthorStmt, createAuthor, arg.Name, arg.Bio)
  var i Author
  err := row.Scan(&i.ID, &i.Name, &i.Bio)
  return i, err
}

我们需要在程序初始化时调用这个Prepare()方法。

emit_interface

默认为false，设置该字段为true，会为查询结构生成一个接口。例如，在快速开始的示例中设置这个选项，最终生成的代码会多出一个文件querier.go：

// db/querier.go
type Querier interface {
  CreateAuthor(ctx context.Context, arg CreateAuthorParams) (Author, error)
  DeleteAuthor(ctx context.Context, id int64) error
  DeleteAuthorN(ctx context.Context, id int64) (int64, error)
  GetAuthor(ctx context.Context, id int64) (Author, error)
  ListAuthors(ctx context.Context) ([]Author, error)
}

覆写类型

sqlc在生成模型对象结构时会根据数据库表的字段类型推算出一个 Go 语言类型，例如text对应string。我们也可以在配置文件中指定这种类型映射。

version: "1"
packages:
  - name: "db"
    path: "./db"
    queries: "./query.sql"
    schema: "./schema.sql"
overrides:
  - go_type: "github.com/uniplaces/carbon.Time"
    db_type: "pg_catalog.timestamp"

在overrides下go_type表示使用的 Go 类型。如果是非标准类型，必须指定全限定类型（即包路径 + 类型名）。db_type设置为要映射的数据库类型。sqlc会自动导入对应的标准包或第三方包。生成代码如下：

package db

import (
  "github.com/uniplaces/carbon"
)

type Author struct {
  ID       int32
  Name     string
  CreateAt carbon.Time
}

需要注意的是db_type的表示，文档这里一笔带过，使用上还是有些晦涩。我也是看源码才找到如何覆写timestamp类型的，需要将db_type设置为pg_catalog.timestamp。同理timestamptz、timetz等类型也需要加上这个前缀。一般复杂类型都需要加上前缀，一般的基础类型可以加也可以不加。遇到不确定的情况，可以去看看源码gen.go#L634。

也可以设定某个字段的类型，例如我们要将创建时间字段created_at设置为使用carbon.Time：

version: "1"
packages:
  - name: "db"
    path: "./db"
    queries: "./query.sql"
    schema: "./schema.sql"
overrides:
  - column: "authors.create_at"
    go_type: "github.com/uniplaces/carbon.Time"

生成代码如下：

// db/models.go
package db

import (
  "github.com/uniplaces/carbon"
)

type Author struct {
  ID       int32
  Name     string
  CreateAt carbon.Time
}

最后我们还可以给生成的结构字段命名：

version: "1"
packages:
  - name: "db"
    path: "./db"
    queries: "./query.sql"
    schema: "./schema.sql"
rename:
    id: "Id"
    name: "UserName"
    create_at: "CreateTime"

上面配置为生成的结构设置字段名，生成代码：

package db

import (
  "time"
)

type Author struct {
  Id         int32
  UserName   string
  CreateTime time.Time
}

安装 PostgreSQL

我之前使用 MySQL 较多。由于sqlc对 MySQL 的支持不太好，在体验这个库的时候还是选择支持较好的 PostgreSQL。不得不说，在 win10 上，PostgreSQL 的安装门槛实在是太高了！我摸索了很久最后只能在https://www.enterprisedb.com/download-postgresql-binaries下载可执行文件。我选择了 10.12 版本，下载、解压、将文件夹中的bin加入系统PATH。创建一个data目录，然后执行下面的命令初始化数据：

$ initdb data

注册 PostgreSQL 服务，这样每次系统重启后会自动启动：

$ pg_ctl register -N "pgsql" -D D:\data

这里的data目录就是上面创建的，并且一定要使用绝对路径！

启动服务：

$ sc start pgsql

最后使用我们前面介绍的命令创建数据库和表即可。

如果有使用installer成功安装的小伙伴，还请不吝赐教！

总结

虽然目前还有一些不完善的地方，例如对 MySQL 的支持是实验性的，sqlc工具的确能大大简化我们使用 Go 编写数据库代码的复杂度，提升我们的编码效率，减少我们出错的概率。使用 PostgreSQL 的小伙伴非常建议尝试一番！

大家如果发现好玩、好用的 Go 语言库，欢迎到 Go 每日一库 GitHub 上提交 issue😄

参考

1. sqlc GitHub：https://github.com/kyleconroy/sqlc
2. Go 每日一库 GitHub：https://github.com/darjun/go-daily-lib

我

我的博客：https://darjun.github.io

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