7.1 database/sql — SQL/SQL-Like 数据库操作接口

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小牛编辑

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2023-12-01

这是 Go 提供的操作 SQL/SQL-Like 数据库的通用接口，但 Go 标准库并没有提供具体数据库的实现，需要结合第三方的驱动来使用该接口。本书使用的是 mysql 的驱动：github.com/go-sql-driver/mysql。

注：该包有一个子包：driver，它定义了一些接口供数据库驱动实现，一般业务代码中使用 database/sql 包即可，尽量避免使用 driver 这个子包。

7.1.1 database/sql 是什么？

很明显，database/sql 首先是 Go 标准库提供的一个包，用于和 SQL/SQL-Like 数据库(关系或类似关系数据库）通讯。它提供了和 ODBC、Perl的DBI、Java的JDBC和PHP的PDO 类似的功能。然而，它的设计却不太一样，掌握了它有利于构建健壮、高性能的基于 database 的应用。

另一方面，database/sql 提供的是抽象概念，和具体数据库无关，具体的数据库实现，有驱动来做，这样可以很方便的更换数据库。

该包提供了一些类型（概括性的），每个类型可能包括一个或多个概念。

DB
sql.DB 类型代表了一个数据库。这点和很多其他语言不同，它并不代表一个到数据库的具体连接，而是一个能操作的数据库对象，具体的连接在内部通过连接池来管理，对外不暴露。这点是很多人容易误解的：每一次数据库操作，都产生一个 sql.DB 实例，操作完 Close。
Results
定义了三种结果类型：sql.Rows、sql.Row 和 sql.Result，分别用于获取多个多行结果、一行结果和修改数据库影响的行数（或其返回last insert id）。
Statements
sql.Stmt 代表一个语句，如：DDL、DML等。
Transactions
sql.Tx 代表带有特定属性的一个事务。

7.1.2 sql.DB 的使用

官方文档关于 DB 的描述：

是一个数据库句柄，代表一个具有零到多个底层连接的连接池，它可以安全的被多个 goroutine 同时使用。
sql包会自动创建和释放连接；它也会维护一个闲置连接的连接池。如果数据库具有单连接状态的概念，该状态只有在事务中被观察时才可信。一旦调用了BD.Begin，返回的Tx会绑定到单个连接。当调用事务Tx的Commit或Rollback后，该事务使用的连接会归还到DB的闲置连接池中。连接池的大小可以用SetMaxIdleConns方法控制。

由于 DB 并非一个实际的到数据库的连接，而且可以被多个 goroutine 并发使用，因此，程序中只需要拥有一个全局的实例即可。所以，经常见到的示例代码：

db, err := sql.Open("mysql", "root:@tcp(localhost:3306)/test?charset=utf8")
if err != nil {
	panic(err)
}
defer db.Close()

实际中，defer db.Close()可以不调用，官方文档关于 DB.Close 的说明也提到了：Close 用于关闭数据库，释放任何打开的资源。一般不会关闭 DB，因为 DB 句柄通常被多个 goroutine 共享，并长期活跃。当然，如果你确定 DB 只会被使用一次，之后不会使用了，应该调用 Close。

所以，实际的 Go 程序，应该在一个go文件中的 init 函数中调用 sql.Open 初始化全局的 sql.DB 对象，供程序中所有需要进行数据库操作的地方使用。

前面说过，sql.DB 并不是实际的数据库连接，因此，sql.Open 函数并没有进行数据库连接，只有在驱动未注册时才会返回 err != nil。

例如：db, err := sql.Open("mysql", "root:@tcp23(localhost233:3306)/test?charset=utf8")。虽然这里的 dsn 是错误的，但依然 err == nil，只有在实际操作数据库（查询、更新等）或调用 Ping 时才会报错。

关于 Open 函数的参数，第一个是驱动名，为了避免混淆，一般和驱动包名一致，在驱动实现中，会有类似这样的代码：

func init() {
	sql.Register("mysql", &MySQLDriver{})
}

其中 mysql 即是注册的驱动名。由于注册驱动是在 init 函数中进行的，这也就是为什么采用_ "github.com/go-sql-driver/mysql" 这种方式引入驱动包。第二个参数是 DSN（数据源名称），这个是和具体驱动相关的，database/sql 包并没有规定，具体书写方式参见驱动文档。

7.1.2.1 连接池的工作原理

获取 DB 对象后，连接池是空的，第一个连接在需要的时候才会创建。可以通过下面的代码验证这一点：

db, _ := sql.Open("mysql", "root:@tcp(localhost:3306)/test?charset=utf8")
fmt.Println("please exec show processlist")
time.Sleep(10 * time.Second)
fmt.Println("please exec show processlist again")
db.Ping()
time.Sleep(10 * time.Second)

在 Ping 执行之前和之后，show processlist 多了一条记录，即多了一个连接，Command 列是 Sleep。

连接池的工作方式：当调用一个函数，需要访问数据库时，该函数会请求从连接池中获取一个连接，如果连接池中存在一个空闲连接，它会将该空闲连接给该函数；否则，会打开一个新的连接。当该函数结束时，该连接要么返回给连接池，要么传递个某个需要该连接的对象，知道该对象完成时，连接才会返回给连接池。相关方法的处理说明（假设 sql.DB 的对象是 db）：

db.Ping() 会将连接立马返回给连接池。
db.Exec() 会将连接立马返回给连接池，但是它返回的 Result 对象会引用该连接，所以，之后可能会再次被使用。
db.Query() 会传递连接给 sql.Rows 对象，直到完全遍历了所有的行或 Rows 的 Close 方法被调用了，连接才会返回给连接池。
db.QueryRow() 会传递连接给 sql.Row 对象，当该对象的 Scan 方法被调用时，连接会返回给连接池。
db.Begin() 会传递连接给 sql.Tx 对象，当该对象的 Commit 或 Rollback 方法被调用时，该链接会返回给连接池。

从上面的解释可以知道，大部分时候，我们不需要关心连接不释放问题，它们会自动返回给连接池，只有 Query 方法有点特殊，后面讲解如何处理。

注意：如果某个连接有问题（broken connection)，database/sql 内部会进行最多10次的重试，从连接池中获取或新开一个连接来服务，因此，你的代码中不需要重试的逻辑。

7.1.2.2 控制连接池

Go1.2.1 之前，没法控制连接池，Go1.2.1 之后，提供了两个方法来控制连接池（Go1.2 提供了控制，不过有bug）。

db.SetMaxOpenConns(n int) 设置连接池中最多保存打开多少个数据库连接。注意，它包括在使用的和空闲的。如果某个方法调用需要一个连接，但连接池中没有空闲的可用，且打开的连接数达到了该方法设置的最大值，该方法调用将堵塞。默认限制是0，表示最大打开数没有限制。
db.SetMaxIdleConns(n int) 设置连接池中能够保持的最大空闲连接的数量。默认值是2

上面的两个设置，可以用程序实际测试。比如通过下面的代码，可以验证 MaxIdleConns 是 2：

db, _ := sql.Open("mysql", "root:@tcp(localhost:3306)/test?charset=utf8")

// 去掉注释，可以看看相应的空闲连接是不是变化了
// db.SetMaxIdleConns(3)

for i := 0; i < 10; i++ {
	go func() {
		db.Ping()
	}()
}

time.Sleep(20 * time.Second)

通过 show processlist 命令，可以看到有两个是 Sleep 的连接。