Golang database/sql 包深度解析（一）

database/sql 是 Go 語言標準庫中用于與 SQL（或類 SQL）數據庫交互的核心包，提供了一套輕量級、通用的接口，使得開發者可以用統一的方式操作各種不同的數據庫，而無需關心底層數據庫驅動的具體實現。

核心設計理念

database/sql 包本身并不包含任何特定數據庫的驅動程序，只是定義了一系列接口，而具體的數據庫驅動則需要實現這些接口。這種設計的好處在于：

通用性: 開發者可以編寫與特定數據庫無關的數據訪問代碼。
可移植性: 只需更換導入的數據庫驅動和連接字符串，即可輕松切換數據庫。
專注性: database/sql 包專注于提供統一的數據庫操作抽象，而將底層細節交由第三方驅動實現。

在使用時，通常會像下面這樣導入 database/sql 包和一個匿名的數據庫驅動包：

import ("database/sql"_ "github.com/go-sql-driver/mysql" // 匿名導入，僅執行其init()函數
)

匿名導入（使用下劃線 _）的目的是執行驅動包的 init() 函數，該函數會將驅動注冊到 database/sql 中。之后就可以通過 database/sql 提供的函數來使用這個驅動了。

核心類型

database/sql 包主要由以下幾個核心類型組成：

類型	描述
`sql.DB`	表示一個數據庫句柄，代表一個維護了零到多個底層連接的連接池。它是并發安全的，應該被視為一個長生命周期的對象，通常在應用啟動時創建，并在整個應用生命周期內共享。
`sql.Tx`	表示一個數據庫事務。在事務中執行的所有操作要么全部成功（`Commit`），要么全部失敗（`Rollback`）。
`sql.Stmt`	表示一個預編譯的 SQL 語句。預編譯可以防止 SQL 注入，并且在重復執行相同語句時能提升性能。
`sql.Rows`	表示一個查詢返回的多行結果集。使用 `Next()` 方法遍歷每一行，并用 `Scan()` 方法讀取行中的數據。
`sql.Row`	表示一個查詢返回的單行結果。通常用于期望最多返回一行結果的查詢。
`sql.Result`	表示 `Exec` 方法（用于 `INSERT`, `UPDATE`, `DELETE` 等操作）的執行結果，可以獲取最后插入的 ID 和受影響的行數。
`sql.Null*` 類型	如 `sql.NullString`, `sql.NullInt64`, `sql.NullBool` 等，用于處理可能為 `NULL` 的數據庫列。每個類型都包含一個 `Valid` 字段（布爾型）來表示值是否為 `NULL`，以及一個 `Value` 字段來存儲實際的值。

基本操作

1. 連接數據庫

使用 sql.Open() 函數來創建一個 sql.DB 對象。這個函數需要兩個參數：驅動名稱和數據源名稱（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() 并不會立即建立與數據庫的連接，也不會驗證連接參數的有效性，只是準備好數據庫抽象對象。要驗證連接是否有效，可以使用 db.Ping() 方法。

err = db.Ping()
if err != nil {log.Fatal("數據庫連接失敗: ", err)
}

sql.DB 對象內部管理著一個連接池，開發者無需手動管理連接。可以通過以下方法配置連接池：

db.SetMaxOpenConns(n): 設置連接池中的最大打開連接數。
db.SetMaxIdleConns(n): 設置連接池中的最大空閑連接數。
db.SetConnMaxLifetime(d): 設置連接可被復用的最大時間。

2. 執行查詢

查詢多行

使用 db.Query() 或 db.QueryContext() 方法執行返回多行結果的 SELECT 查詢。

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)
}

關鍵點:

參數化查詢: 使用 ? (或其他數據庫驅動支持的占位符，如 $1 for PostgreSQL) 作為參數占位符，并將實際參數傳遞給 Query 方法，可以有效防止 SQL 注入攻擊。
遍歷結果: 使用 for rows.Next() 循環遍歷結果集。
讀取數據: 在循環體內，使用 rows.Scan() 將當前行的數據讀入到變量中。
錯誤檢查: 在 rows.Next() 循環結束后，務必調用 rows.Err() 來檢查遍歷過程中是否發生了錯誤。
釋放資源: 使用 defer rows.Close() 來確保結果集被關閉，從而釋放底層的數據庫連接。

查詢單行

使用 db.QueryRow() 或 db.QueryRowContext() 方法執行最多返回一行的查詢。

var name string
err := db.QueryRow("SELECT name FROM users WHERE id = ?", 1).Scan(&name)
if err != nil {if err == sql.ErrNoRows {// 查無此行，是正常情況fmt.Println("未找到記錄")} else {// 發生了其他錯誤log.Fatal(err)}
}

關鍵點:

QueryRow 總是返回一個 *sql.Row 對象（即使沒有找到行）。
錯誤（包括 sql.ErrNoRows）會在調用 Scan() 方法時返回。因此，需要檢查 Scan() 返回的錯誤。

3. 執行非查詢操作

對于 INSERT, UPDATE, DELETE 等不返回行的 SQL 語句，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("受影響的行數: %d\n", rowsAffected)lastInsertId, err := result.LastInsertId()
if err != nil {// 注意：并非所有數據庫驅動都支持此功能log.Fatal(err)
}
fmt.Printf("最后插入的ID: %d\n", lastInsertId)

高級技巧

1. 預編譯語句 (Prepared Statements)

當需要重復執行相同的 SQL 語句時，使用預編譯語句可以獲得更好的性能，并能提供額外的安全保障。

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. 事務處理

事務用于將一組操作作為一個原子單元來執行。使用 db.Begin() 開始一個事務。

tx, err := db.Begin()
if err != nil {log.Fatal(err)
}// 在事務中執行操作
_, err = tx.Exec("UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1")
if err != nil {tx.Rollback() // 出錯時回滾log.Fatal(err)
}_, err = tx.Exec("UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2")
if err != nil {tx.Rollback() // 出錯時回滾log.Fatal(err)
}// 提交事務
err = tx.Commit()
if err != nil {log.Fatal(err)
}

關鍵點:

在 tx 對象上調用 Exec, Query, QueryRow 等方法來執行事務內的操作。
如果任何一步操作失敗，調用 tx.Rollback() 來撤銷所有已執行的操作。
所有操作成功后，調用 tx.Commit() 來持久化更改。
推薦使用 defer 語句來處理回滾，以確保在函數返回前事務能夠被正確處理：

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

最佳實踐

不要在短函數中打開和關閉數據庫: sql.DB 被設計為長生命周期的對象。頻繁地 Open 和 Close 會影響性能。
總是檢查錯誤: database/sql 中的許多操作都會返回錯誤，務必對每一個錯誤進行檢查。
使用參數化查詢: 杜絕拼接字符串來構建 SQL 查詢，以防止 SQL 注入。
正確關閉 Rows: 確保 sql.Rows 對象在使用完畢后被關閉，以釋放連接。
處理 NULL 值: 使用 sql.Null* 類型或在 Scan 時使用指針類型來處理可能為 NULL 的數據庫列。
利用 Context: 對于可能耗時較長的數據庫操作，使用帶有 Context 的方法（如 QueryContext），以便在需要時能夠取消操作或設置超時。