Golang database/sql 包深度解析（一）

database/sql 是 Go 语言标准库中用于与 SQL（或类 SQL）数据库交互的核心包，提供了一套轻量级、通用的接口，使得开发者可以用统一的方式操作各种不同的数据库，而无需关心底层数据库驱动的具体实现。

核心设计理念

database/sql 包本身并不包含任何特定数据库的驱动程序，只是定义了一系列接口，而具体的数据库驱动则需要实现这些接口。这种设计的好处在于：

通用性: 开发者可以编写与特定数据库无关的数据访问代码。
可移植性: 只需更换导入的数据库驱动和连接字符串，即可轻松切换数据库。
专注性: database/sql 包专注于提供统一的数据库操作抽象，而将底层细节交由第三方驱动实现。

在使用时，通常会像下面这样导入 database/sql 包和一个匿名的数据库驱动包：

import ("database/sql"_ "github.com/go-sql-driver/mysql" // 匿名导入，仅执行其init()函数
)

匿名导入（使用下划线 _）的目的是执行驱动包的 init() 函数，该函数会将驱动注册到 database/sql 中。之后就可以通过 database/sql 提供的函数来使用这个驱动了。

核心类型

database/sql 包主要由以下几个核心类型组成：

类型	描述
`sql.DB`	表示一个数据库句柄，代表一个维护了零到多个底层连接的连接池。它是并发安全的，应该被视为一个长生命周期的对象，通常在应用启动时创建，并在整个应用生命周期内共享。
`sql.Tx`	表示一个数据库事务。在事务中执行的所有操作要么全部成功（`Commit`），要么全部失败（`Rollback`）。
`sql.Stmt`	表示一个预编译的 SQL 语句。预编译可以防止 SQL 注入，并且在重复执行相同语句时能提升性能。
`sql.Rows`	表示一个查询返回的多行结果集。使用 `Next()` 方法遍历每一行，并用 `Scan()` 方法读取行中的数据。
`sql.Row`	表示一个查询返回的单行结果。通常用于期望最多返回一行结果的查询。
`sql.Result`	表示 `Exec` 方法（用于 `INSERT`, `UPDATE`, `DELETE` 等操作）的执行结果，可以获取最后插入的 ID 和受影响的行数。
`sql.Null*` 类型	如 `sql.NullString`, `sql.NullInt64`, `sql.NullBool` 等，用于处理可能为 `NULL` 的数据库列。每个类型都包含一个 `Valid` 字段（布尔型）来表示值是否为 `NULL`，以及一个 `Value` 字段来存储实际的值。

基本操作

1. 连接数据库

使用 sql.Open() 函数来创建一个 sql.DB 对象。这个函数需要两个参数：驱动名称和数据源名称（Data Source Name, DSN）。

db, err := sql.Open("mysql", "user:password@tcp(127.0.0.1:3306)/dbname")
if err != nil {log.Fatal(err)
}
defer db.Close()

注意: sql.Open() 并不会立即建立与数据库的连接，也不会验证连接参数的有效性，只是准备好数据库抽象对象。要验证连接是否有效，可以使用 db.Ping() 方法。

err = db.Ping()
if err != nil {log.Fatal("数据库连接失败: ", err)
}

sql.DB 对象内部管理着一个连接池，开发者无需手动管理连接。可以通过以下方法配置连接池：

db.SetMaxOpenConns(n): 设置连接池中的最大打开连接数。
db.SetMaxIdleConns(n): 设置连接池中的最大空闲连接数。
db.SetConnMaxLifetime(d): 设置连接可被复用的最大时间。

2. 执行查询

查询多行

使用 db.Query() 或 db.QueryContext() 方法执行返回多行结果的 SELECT 查询。

rows, err := db.Query("SELECT id, name FROM users WHERE age > ?", 30)
if err != nil {log.Fatal(err)
}
defer rows.Close()type User struct {ID   int64Name string
}var users []User
for rows.Next() {var u Userif err := rows.Scan(&u.ID, &u.Name); err != nil {log.Fatal(err)}users = append(users, u)
}
if err := rows.Err(); err != nil {log.Fatal(err)
}

关键点:

参数化查询: 使用 ? (或其他数据库驱动支持的占位符，如 $1 for PostgreSQL) 作为参数占位符，并将实际参数传递给 Query 方法，可以有效防止 SQL 注入攻击。
遍历结果: 使用 for rows.Next() 循环遍历结果集。
读取数据: 在循环体内，使用 rows.Scan() 将当前行的数据读入到变量中。
错误检查: 在 rows.Next() 循环结束后，务必调用 rows.Err() 来检查遍历过程中是否发生了错误。
释放资源: 使用 defer rows.Close() 来确保结果集被关闭，从而释放底层的数据库连接。

查询单行

使用 db.QueryRow() 或 db.QueryRowContext() 方法执行最多返回一行的查询。

var name string
err := db.QueryRow("SELECT name FROM users WHERE id = ?", 1).Scan(&name)
if err != nil {if err == sql.ErrNoRows {// 查无此行，是正常情况fmt.Println("未找到记录")} else {// 发生了其他错误log.Fatal(err)}
}

关键点:

QueryRow 总是返回一个 *sql.Row 对象（即使没有找到行）。
错误（包括 sql.ErrNoRows）会在调用 Scan() 方法时返回。因此，需要检查 Scan() 返回的错误。

3. 执行非查询操作

对于 INSERT, UPDATE, DELETE 等不返回行的 SQL 语句，使用 db.Exec() 或 db.ExecContext() 方法。

result, err := db.Exec("UPDATE users SET name = ? WHERE id = ?", "New Name", 1)
if err != nil {log.Fatal(err)
}rowsAffected, err := result.RowsAffected()
if err != nil {log.Fatal(err)
}
fmt.Printf("受影响的行数: %d\n", rowsAffected)lastInsertId, err := result.LastInsertId()
if err != nil {// 注意：并非所有数据库驱动都支持此功能log.Fatal(err)
}
fmt.Printf("最后插入的ID: %d\n", lastInsertId)

高级技巧

1. 预编译语句 (Prepared Statements)

当需要重复执行相同的 SQL 语句时，使用预编译语句可以获得更好的性能，并能提供额外的安全保障。

stmt, err := db.Prepare("INSERT INTO users(name, age) VALUES(?, ?)")
if err != nil {log.Fatal(err)
}
defer stmt.Close()_, err = stmt.Exec("Alice", 28)
if err != nil {log.Fatal(err)
}_, err = stmt.Exec("Bob", 32)
if err != nil {log.Fatal(err)
}

2. 事务处理

事务用于将一组操作作为一个原子单元来执行。使用 db.Begin() 开始一个事务。

tx, err := db.Begin()
if err != nil {log.Fatal(err)
}// 在事务中执行操作
_, err = tx.Exec("UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1")
if err != nil {tx.Rollback() // 出错时回滚log.Fatal(err)
}_, err = tx.Exec("UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2")
if err != nil {tx.Rollback() // 出错时回滚log.Fatal(err)
}// 提交事务
err = tx.Commit()
if err != nil {log.Fatal(err)
}

关键点:

在 tx 对象上调用 Exec, Query, QueryRow 等方法来执行事务内的操作。
如果任何一步操作失败，调用 tx.Rollback() 来撤销所有已执行的操作。
所有操作成功后，调用 tx.Commit() 来持久化更改。
推荐使用 defer 语句来处理回滚，以确保在函数返回前事务能够被正确处理：

tx, err := db.Begin()
if err != nil {// ...
}
defer tx.Rollback() // 如果Commit成功，Rollback会返回sql.ErrTxDone，可以忽略
// ... 事务操作
if err = tx.Commit(); err != nil {// ...
}

最佳实践

不要在短函数中打开和关闭数据库: sql.DB 被设计为长生命周期的对象。频繁地 Open 和 Close 会影响性能。
总是检查错误: database/sql 中的许多操作都会返回错误，务必对每一个错误进行检查。
使用参数化查询: 杜绝拼接字符串来构建 SQL 查询，以防止 SQL 注入。
正确关闭 Rows: 确保 sql.Rows 对象在使用完毕后被关闭，以释放连接。
处理 NULL 值: 使用 sql.Null* 类型或在 Scan 时使用指针类型来处理可能为 NULL 的数据库列。
利用 Context: 对于可能耗时较长的数据库操作，使用带有 Context 的方法（如 QueryContext），以便在需要时能够取消操作或设置超时。