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Active Record 查询

本文介绍使用 Active Record 从数据库中获取数据的不同方法。

读完本文,你将学到:

如果习惯使用 SQL 查询数据库,会发现在 Rails 中执行相同的查询有更好的方式。大多数情况下,在 Active Record 中无需直接使用 SQL。

文中的实例代码会用到下面一个或多个模型:

下面所有的模型除非有特别说明之外,都使用 id 做主键。

class Client < ActiveRecord::Base
  has_one :address
  has_many :orders
  has_and_belongs_to_many :roles
end

class Address < ActiveRecord::Base
  belongs_to :client
end

class Order < ActiveRecord::Base
  belongs_to :client, counter_cache: true
end

class Role < ActiveRecord::Base
  has_and_belongs_to_many :clients
end

Active Record 会代你执行数据库查询,可以兼容大多数数据库(MySQL,PostgreSQL 和 SQLite 等)。不管使用哪种数据库,所用的 Active Record 方法都是一样的。

1 从数据库中获取对象

Active Record 提供了很多查询方法,用来从数据库中获取对象。每个查询方法都接可接受参数,不用直接写 SQL 就能在数据库中执行指定的查询。

这些方法是:

  • find
  • create_with
  • distinct
  • eager_load
  • extending
  • from
  • group
  • having
  • includes
  • joins
  • limit
  • lock
  • none
  • offset
  • order
  • preload
  • readonly
  • references
  • reorder
  • reverse_order
  • select
  • uniq
  • where

上述所有方法都返回一个 ActiveRecord::Relation 实例。

Model.find(options) 方法执行的主要操作概括如下:

  • 把指定的选项转换成等价的 SQL 查询语句;
  • 执行 SQL 查询,从数据库中获取结果;
  • 为每个查询结果实例化一个对应的模型对象;
  • 如果有 after_find 回调,再执行 after_find 回调;

1.1 获取单个对象

在 Active Record 中获取单个对象有好几种方法。

1.1.1 使用主键

使用 Model.find(primary_key) 方法可以获取指定主键对应的对象。例如:

# Find the client with primary key (id) 10.
client = Client.find(10)
# => #<Client id: 10, first_name: "Ryan">

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients WHERE (clients.id = 10) LIMIT 1

如果未找到匹配的记录,Model.find(primary_key) 会抛出 ActiveRecord::RecordNotFound 异常。

1.1.2 take

Model.take 方法会获取一个记录,不考虑任何顺序。例如:

client = Client.take
# => #<Client id: 1, first_name: "Lifo">

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients LIMIT 1

如果没找到记录,Model.take 不会抛出异常,而是返回 nil

获取的记录根据所用的数据库引擎会有所不同。

1.1.3 first

Model.first 获取按主键排序得到的第一个记录。例如:

client = Client.first
# => #<Client id: 1, first_name: "Lifo">

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients ORDER BY clients.id ASC LIMIT 1

Model.first 如果没找到匹配的记录,不会抛出异常,而是返回 nil

1.1.4 last

Model.last 获取按主键排序得到的最后一个记录。例如:

client = Client.last
# => #<Client id: 221, first_name: "Russel">

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients ORDER BY clients.id DESC LIMIT 1

Model.last 如果没找到匹配的记录,不会抛出异常,而是返回 nil

1.1.5 find_by

Model.find_by 获取满足条件的第一个记录。例如:

Client.find_by first_name: 'Lifo'
# => #<Client id: 1, first_name: "Lifo">

Client.find_by first_name: 'Jon'
# => nil

等价于:

Client.where(first_name: 'Lifo').take

1.1.6 take!

Model.take! 方法会获取一个记录,不考虑任何顺序。例如:

client = Client.take!
# => #<Client id: 1, first_name: "Lifo">

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients LIMIT 1

如果未找到匹配的记录,Model.take! 会抛出 ActiveRecord::RecordNotFound 异常。

1.1.7 first!

Model.first! 获取按主键排序得到的第一个记录。例如:

client = Client.first!
# => #<Client id: 1, first_name: "Lifo">

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients ORDER BY clients.id ASC LIMIT 1

如果未找到匹配的记录,Model.first! 会抛出 ActiveRecord::RecordNotFound 异常。

1.1.8 last!

Model.last! 获取按主键排序得到的最后一个记录。例如:

client = Client.last!
# => #<Client id: 221, first_name: "Russel">

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients ORDER BY clients.id DESC LIMIT 1

如果未找到匹配的记录,Model.last! 会抛出 ActiveRecord::RecordNotFound 异常。

1.1.9 find_by!

Model.find_by! 获取满足条件的第一个记录。如果没找到匹配的记录,会抛出 ActiveRecord::RecordNotFound 异常。例如:

Client.find_by! first_name: 'Lifo'
# => #<Client id: 1, first_name: "Lifo">

Client.find_by! first_name: 'Jon'
# => ActiveRecord::RecordNotFound

等价于:

Client.where(first_name: 'Lifo').take!

1.2 获取多个对象

1.2.1 使用多个主键

Model.find(array_of_primary_key) 方法可接受一个由主键组成的数组,返回一个由主键对应记录组成的数组。例如:

# Find the clients with primary keys 1 and 10.
client = Client.find([1, 10]) # Or even Client.find(1, 10)
# => [#<Client id: 1, first_name: "Lifo">, #<Client id: 10, first_name: "Ryan">]

上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients WHERE (clients.id IN (1,10))

只要有一个主键的对应的记录未找到,Model.find(array_of_primary_key) 方法就会抛出 ActiveRecord::RecordNotFound 异常。

1.2.2 take

Model.take(limit) 方法获取 limit 个记录,不考虑任何顺序:

Client.take(2)
# => [#<Client id: 1, first_name: "Lifo">,
      #<Client id: 2, first_name: "Raf">]

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients LIMIT 2

1.2.3 first

Model.first(limit) 方法获取按主键排序的前 limit 个记录:

Client.first(2)
# => [#<Client id: 1, first_name: "Lifo">,
      #<Client id: 2, first_name: "Raf">]

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients ORDER BY id ASC LIMIT 2

1.2.4 last

Model.last(limit) 方法获取按主键降序排列的前 limit 个记录:

Client.last(2)
# => [#<Client id: 10, first_name: "Ryan">,
      #<Client id: 9, first_name: "John">]

和上述方法等价的 SQL 查询是:

SELECT * FROM clients ORDER BY id DESC LIMIT 2

1.3 批量获取多个对象

我们经常需要遍历由很多记录组成的集合,例如给大量用户发送邮件列表,或者导出数据。

我们可能会直接写出如下的代码:

# This is very inefficient when the users table has thousands of rows.
User.all.each do |user|
  NewsLetter.weekly_deliver(user)
end

但这种方法在数据表很大时就有点不现实了,因为 User.all.each 会一次读取整个数据表,一行记录创建一个模型对象,然后把整个模型对象数组存入内存。如果记录数非常多,可能会用完内存。

Rails 为了解决这种问题提供了两个方法,把记录分成几个批次,不占用过多内存。第一个方法是 find_each,获取一批记录,然后分别把每个记录传入代码块。第二个方法是 find_in_batches,获取一批记录,然后把整批记录作为数组传入代码块。

find_eachfind_in_batches 方法的目的是分批处理无法一次载入内存的巨量记录。如果只想遍历几千个记录,更推荐使用常规的查询方法。

1.3.1 find_each

find_each 方法获取一批记录,然后分别把每个记录传入代码块。在下面的例子中,find_each 获取 1000 个记录,然后把每个记录传入代码块,直到所有记录都处理完为止:

User.find_each do |user|
  NewsLetter.weekly_deliver(user)
end

1.3.1.1 find_each 方法的选项

find_each 方法中可使用 find 方法的大多数选项,但不能使用 :order:limit,因为这两个选项是保留给 find_each 内部使用的。

find_each 方法还可使用另外两个选项::batch_size:start

:batch_size

:batch_size 选项指定在把各记录传入代码块之前,各批次获取的记录数量。例如,一个批次获取 5000 个记录:

User.find_each(batch_size: 5000) do |user|
  NewsLetter.weekly_deliver(user)
end

:start

默认情况下,按主键的升序方式获取记录,其中主键的类型必须是整数。如果不想用最小的 ID,可以使用 :start 选项指定批次的起始 ID。例如,前面的批量处理中断了,但保存了中断时的 ID,就可以使用这个选项继续处理。

例如,在有 5000 个记录的批次中,只向主键大于 2000 的用户发送邮件列表,可以这么做:

User.find_each(start: 2000, batch_size: 5000) do |user|
  NewsLetter.weekly_deliver(user)
end

还有一个例子是,使用多个 worker 处理同一个进程队列。如果需要每个 worker 处理 10000 个记录,就可以在每个 worker 中设置相应的 :start 选项。

1.3.2 find_in_batches

find_in_batches 方法和 find_each 类似,都获取一批记录。二者的不同点是,find_in_batches 把整批记录作为一个数组传入代码块,而不是单独传入各记录。在下面的例子中,会把 1000 个单据一次性传入代码块,让代码块后面的程序处理剩下的单据:

# Give add_invoices an array of 1000 invoices at a time
Invoice.find_in_batches(include: :invoice_lines) do |invoices|
  export.add_invoices(invoices)
end

:include 选项可以让指定的关联和模型一同加载。

1.3.2.1 find_in_batches 方法的选项

find_in_batches 方法和 find_each 方法一样,可以使用 :batch_size:start 选项,还可使用常规的 find 方法中的大多数选项,但不能使用 :order:limit 选项,因为这两个选项保留给 find_in_batches 方法内部使用。

2 条件查询

where 方法用来指定限制获取记录的条件,用于 SQL 语句的 WHERE 子句。条件可使用字符串、数组或 Hash 指定。

2.1 纯字符串条件

如果查询时要使用条件,可以直接指定。例如 Client.where("orders_count = '2'"),获取 orders_count 字段为 2 的客户记录。

使用纯字符串指定条件可能导致 SQL 注入漏洞。例如,Client.where("first_name LIKE '%#{params[:first_name]}%'"),这里的条件就不安全。推荐使用的条件指定方式是数组,请阅读下一节。

2.2 数组条件

如果数字是在别处动态生成的话应该怎么处理呢?可用下面的查询:

Client.where("orders_count = ?", params[:orders])

Active Record 会先处理第一个元素中的条件,然后使用后续元素替换第一个元素中的问号(?)。

指定多个条件的方式如下:

Client.where("orders_count = ? AND locked = ?", params[:orders], false)

在这个例子中,第一个问号会替换成 params[:orders] 的值;第二个问号会替换成 false 在 SQL 中对应的值,具体的值视所用的适配器而定。

下面这种形式

Client.where("orders_count = ?", params[:orders])

要比这种形式好

Client.where("orders_count = #{params[:orders]}")

因为前者传入的参数更安全。直接在条件字符串中指定的条件会原封不动的传给数据库。也就是说,即使用户不怀好意,条件也会转义。如果这么做,整个数据库就处在一个危险境地,只要用户发现可以接触数据库,就能做任何想做的事。所以,千万别直接在条件字符串中使用参数。

关于 SQL 注入更详细的介绍,请阅读“Ruby on Rails 安全指南

2.2.1 条件中的占位符

除了使用问号占位之外,在数组条件中还可使用键值对 Hash 形式的占位符:

Client.where("created_at >= :start_date AND created_at <= :end_date",
  {start_date: params[:start_date], end_date: params[:end_date]})

如果条件中有很多参数,使用这种形式可读性更高。

2.3 Hash 条件

Active Record 还允许使用 Hash 条件,提高条件语句的可读性。使用 Hash 条件时,传入 Hash 的键是要设定条件的字段,值是要设定的条件。

在 Hash 条件中只能指定相等。范围和子集这三种条件。

2.3.1 相等
Client.where(locked: true)

字段的名字还可使用字符串表示:

Client.where('locked' => true)

belongs_to 关联中,如果条件中的值是模型对象,可用关联键表示。这种条件指定方式也可用于多态关联。

Post.where(author: author)
Author.joins(:posts).where(posts: { author: author })

条件的值不能为 Symbol。例如,不能这么指定条件:Client.where(status: :active)

2.3.2 范围
Client.where(created_at: (Time.now.midnight - 1.day)..Time.now.midnight)

指定这个条件后,会使用 SQL BETWEEN 子句查询昨天创建的客户:

SELECT * FROM clients WHERE (clients.created_at BETWEEN '2008-12-21 00:00:00' AND '2008-12-22 00:00:00')

这段代码演示了数组条件的简写形式。

2.3.3 子集

如果想使用 IN 子句查询记录,可以在 Hash 条件中使用数组:

Client.where(orders_count: [1,3,5])

上述代码生成的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients WHERE (clients.orders_count IN (1,3,5))

2.4 NOT 条件

SQL NOT 查询可用 where.not 方法构建。

Post.where.not(author: author)

也即是说,这个查询首先调用没有参数的 where 方法,然后再调用 not 方法。

3 排序

要想按照特定的顺序从数据库中获取记录,可以使用 order 方法。

例如,想按照 created_at 的升序方式获取一些记录,可以这么做:

Client.order(:created_at)
# OR
Client.order("created_at")

还可使用 ASCDESC 指定排序方式:

Client.order(created_at: :desc)
# OR
Client.order(created_at: :asc)
# OR
Client.order("created_at DESC")
# OR
Client.order("created_at ASC")

或者使用多个字段排序:

Client.order(orders_count: :asc, created_at: :desc)
# OR
Client.order(:orders_count, created_at: :desc)
# OR
Client.order("orders_count ASC, created_at DESC")
# OR
Client.order("orders_count ASC", "created_at DESC")

如果想在不同的上下文中多次调用 order,可以在前一个 order 后再调用一次:

Client.order("orders_count ASC").order("created_at DESC")
# SELECT * FROM clients ORDER BY orders_count ASC, created_at DESC

4 查询指定字段

默认情况下,Model.find 使用 SELECT * 查询所有字段。

要查询部分字段,可使用 select 方法。

例如,只查询 viewable_bylocked 字段:

Client.select("viewable_by, locked")

上述查询使用的 SQL 语句如下:

SELECT viewable_by, locked FROM clients

使用时要注意,因为模型对象只会使用选择的字段初始化。如果字段不能初始化模型对象,会得到以下异常:

ActiveModel::MissingAttributeError: missing attribute: <attribute>

其中 <attribute> 是所查询的字段。id 字段不会抛出 ActiveRecord::MissingAttributeError 异常,所以在关联中使用时要注意,因为关联需要 id 字段才能正常使用。

如果查询时希望指定字段的同值记录只出现一次,可以使用 distinct 方法:

Client.select(:name).distinct

上述方法生成的 SQL 语句如下:

SELECT DISTINCT name FROM clients

查询后还可以删除唯一性限制:

query = Client.select(:name).distinct
# => Returns unique names

query.distinct(false)
# => Returns all names, even if there are duplicates

5 限量和偏移

要想在 Model.find 方法中使用 SQL LIMIT 子句,可使用 limitoffset 方法。

limit 方法指定获取的记录数量,offset 方法指定在返回结果之前跳过多少个记录。例如:

Client.limit(5)

上述查询最大只会返回 5 各客户对象,因为没指定偏移,多以会返回数据表中的前 5 个记录。生成的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients LIMIT 5

再加上 offset 方法:

Client.limit(5).offset(30)

这时会从第 31 个记录开始,返回最多 5 个客户对象。生成的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients LIMIT 5 OFFSET 30

6 分组

要想在查询时使用 SQL GROUP BY 子句,可以使用 group 方法。

例如,如果想获取一组订单的创建日期,可以这么做:

Order.select("date(created_at) as ordered_date, sum(price) as total_price").group("date(created_at)")

上述查询会只会为相同日期下的订单创建一个 Order 对象。

生成的 SQL 语句如下:

SELECT date(created_at) as ordered_date, sum(price) as total_price
FROM orders
GROUP BY date(created_at)

7 分组筛选

SQL 使用 HAVING 子句指定 GROUP BY 分组的条件。在 Model.find 方法中可使用 :having 选项指定 HAVING 子句。

例如:

Order.select("date(created_at) as ordered_date, sum(price) as total_price").
  group("date(created_at)").having("sum(price) > ?", 100)

生成的 SQL 如下:

SELECT date(created_at) as ordered_date, sum(price) as total_price
FROM orders
GROUP BY date(created_at)
HAVING sum(price) > 100

这个查询只会为同一天下的订单创建一个 Order 对象,而且这一天的订单总额要大于 $100。

8 条件覆盖

8.1 unscope

如果要删除某个条件可使用 unscope 方法。例如:

Post.where('id > 10').limit(20).order('id asc').unscope(:order)

生成的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM posts WHERE id > 10 LIMIT 20

# Original query without `unscope`
SELECT * FROM posts WHERE id > 10 ORDER BY id asc LIMIT 20

unscope 还可删除 WHERE 子句中的条件。例如:

Post.where(id: 10, trashed: false).unscope(where: :id)
# SELECT "posts".* FROM "posts" WHERE trashed = 0

unscope 还可影响合并后的查询:

Post.order('id asc').merge(Post.unscope(:order))
# SELECT "posts".* FROM "posts"

8.2 only

查询条件还可使用 only 方法覆盖。例如:

Post.where('id > 10').limit(20).order('id desc').only(:order, :where)

执行的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM posts WHERE id > 10 ORDER BY id DESC

# Original query without `only`
SELECT "posts".* FROM "posts" WHERE (id > 10) ORDER BY id desc LIMIT 20

8.3 reorder

reorder 方法覆盖原来的 order 条件。例如:

class Post < ActiveRecord::Base
  ..
  ..
  has_many :comments, -> { order('posted_at DESC') }
end

Post.find(10).comments.reorder('name')

执行的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM posts WHERE id = 10 ORDER BY name

没用 reorder 方法时执行的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM posts WHERE id = 10 ORDER BY posted_at DESC

8.4 reverse_order

reverse_order 方法翻转 ORDER 子句的条件。

Client.where("orders_count > 10").order(:name).reverse_order

执行的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients WHERE orders_count > 10 ORDER BY name DESC

如果查询中没有使用 ORDER 子句,reverse_order 方法会按照主键的逆序查询:

Client.where("orders_count > 10").reverse_order

执行的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients WHERE orders_count > 10 ORDER BY clients.id DESC

这个方法没有参数。

8.5 rewhere

rewhere 方法覆盖前面的 where 条件。例如:

Post.where(trashed: true).rewhere(trashed: false)

执行的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM posts WHERE `trashed` = 0

如果不使用 rewhere 方法,写成:

Post.where(trashed: true).where(trashed: false)

执行的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM posts WHERE `trashed` = 1 AND `trashed` = 0

9 空关系

none 返回一个可链接的关系,没有相应的记录。none 方法返回对象的后续条件查询,得到的还是空关系。如果想以可链接的方式响应可能无返回结果的方法或者作用域,可使用 none 方法。

Post.none # returns an empty Relation and fires no queries.

# The visible_posts method below is expected to return a Relation.
@posts = current_user.visible_posts.where(name: params[:name])

def visible_posts
  case role
  when 'Country Manager'
    Post.where(country: country)
  when 'Reviewer'
    Post.published
  when 'Bad User'
    Post.none # => returning [] or nil breaks the caller code in this case
  end
end

10 只读对象

Active Record 提供了 readonly 方法,禁止修改获取的对象。试图修改只读记录的操作不会成功,而且会抛出 ActiveRecord::ReadOnlyRecord 异常。

client = Client.readonly.first
client.visits += 1
client.save

因为把 client 设为了只读对象,所以上述代码调用 client.save 方法修改 visits 的值时会抛出 ActiveRecord::ReadOnlyRecord 异常。

11 更新时锁定记录

锁定可以避免更新记录时的条件竞争,也能保证原子更新。

Active Record 提供了两种锁定机制:

  • 乐观锁定
  • 悲观锁定

11.1 乐观锁定

乐观锁定允许多个用户编辑同一个记录,假设数据发生冲突的可能性最小。Rails 会检查读取记录后是否有其他程序在修改这个记录。如果检测到有其他程序在修改,就会抛出 ActiveRecord::StaleObjectError 异常,忽略改动。

乐观锁定字段

为了使用乐观锁定,数据表中要有一个类型为整数的 lock_version 字段。每次更新记录时,Active Record 都会增加 lock_version 字段的值。如果更新请求中的 lock_version 字段值比数据库中的 lock_version 字段值小,会抛出 ActiveRecord::StaleObjectError 异常,更新失败。例如:

c1 = Client.find(1)
c2 = Client.find(1)

c1.first_name = "Michael"
c1.save

c2.name = "should fail"
c2.save # Raises an ActiveRecord::StaleObjectError

抛出异常后,你要负责处理冲突,可以回滚操作、合并操作或者使用其他业务逻辑处理。

乐观锁定可以使用 ActiveRecord::Base.lock_optimistically = false 关闭。

要想修改 lock_version 字段的名字,可以使用 ActiveRecord::Base 提供的 locking_column 类方法:

class Client < ActiveRecord::Base
  self.locking_column = :lock_client_column
end

11.2 悲观锁定

悲观锁定使用底层数据库提供的锁定机制。使用 lock 方法构建的关系在所选记录上生成一个“互斥锁”(exclusive lock)。使用 lock 方法构建的关系一般都放入事务中,避免死锁。

例如:

Item.transaction do
  i = Item.lock.first
  i.name = 'Jones'
  i.save
end

在 MySQL 中,上述代码生成的 SQL 如下:

SQL (0.2ms)   BEGIN
Item Load (0.3ms)   SELECT * FROM `items` LIMIT 1 FOR UPDATE
Item Update (0.4ms)   UPDATE `items` SET `updated_at` = '2009-02-07 18:05:56', `name` = 'Jones' WHERE `id` = 1
SQL (0.8ms)   COMMIT

lock 方法还可以接受 SQL 语句,使用其他锁定类型。例如,MySQL 中有一个语句是 LOCK IN SHARE MODE,会锁定记录,但还是允许其他查询读取记录。要想使用这个语句,直接传入 lock 方法即可:

Item.transaction do
  i = Item.lock("LOCK IN SHARE MODE").find(1)
  i.increment!(:views)
end

如果已经创建了模型实例,可以在事务中加上这种锁定,如下所示:

item = Item.first
item.with_lock do
  # This block is called within a transaction,
  # item is already locked.
  item.increment!(:views)
end

12 连接数据表

Active Record 提供了一个查询方法名为 joins,用来指定 SQL JOIN 子句。joins 方法的用法有很多种。

12.1 使用字符串形式的 SQL 语句

joins 方法中可以直接使用 JOIN 子句的 SQL:

Client.joins('LEFT OUTER JOIN addresses ON addresses.client_id = clients.id')

生成的 SQL 语句如下:

SELECT clients.* FROM clients LEFT OUTER JOIN addresses ON addresses.client_id = clients.id

12.2 使用数组或 Hash 指定具名关联

这种方法只用于 INNER JOIN

使用 joins 方法时,可以使用声明关联时使用的关联名指定 JOIN 子句。

例如,假如按照如下方式定义 CategoryPostCommentGuestTag 模型:

class Category < ActiveRecord::Base
  has_many :posts
end

class Post < ActiveRecord::Base
  belongs_to :category
  has_many :comments
  has_many :tags
end

class Comment < ActiveRecord::Base
  belongs_to :post
  has_one :guest
end

class Guest < ActiveRecord::Base
  belongs_to :comment
end

class Tag < ActiveRecord::Base
  belongs_to :post
end

下面各种用法能都使用 INNER JOIN 子句生成正确的连接查询:

12.2.1 连接单个关联
Category.joins(:posts)

生成的 SQL 语句如下:

SELECT categories.* FROM categories
  INNER JOIN posts ON posts.category_id = categories.id

用人类语言表达,上述查询的意思是,“使用文章的分类创建分类对象”。注意,分类对象可能有重复,因为多篇文章可能属于同一分类。如果不想出现重复,可使用 Category.joins(:posts).uniq 方法。

12.2.2 连接多个关联
Post.joins(:category, :comments)

生成的 SQL 语句如下:

SELECT posts.* FROM posts
  INNER JOIN categories ON posts.category_id = categories.id
  INNER JOIN comments ON comments.post_id = posts.id

用人类语言表达,上述查询的意思是,“返回指定分类且至少有一个评论的所有文章”。注意,如果文章有多个评论,同个文章对象会出现多次。

12.2.3 连接一层嵌套关联
Post.joins(comments: :guest)

生成的 SQL 语句如下:

SELECT posts.* FROM posts
  INNER JOIN comments ON comments.post_id = posts.id
  INNER JOIN guests ON guests.comment_id = comments.id

用人类语言表达,上述查询的意思是,“返回有一个游客发布评论的所有文章”。

12.2.4 连接多层嵌套关联
Category.joins(posts: [{ comments: :guest }, :tags])

生成的 SQL 语句如下:

SELECT categories.* FROM categories
  INNER JOIN posts ON posts.category_id = categories.id
  INNER JOIN comments ON comments.post_id = posts.id
  INNER JOIN guests ON guests.comment_id = comments.id
  INNER JOIN tags ON tags.post_id = posts.id

12.3 指定用于连接数据表上的条件

作用在连接数据表上的条件可以使用数组字符串指定。[Hash 形式的条件]((#hash-conditions)使用的句法有点特殊:

time_range = (Time.now.midnight - 1.day)..Time.now.midnight
Client.joins(:orders).where('orders.created_at' => time_range)

还有一种更简洁的句法是使用嵌套 Hash:

time_range = (Time.now.midnight - 1.day)..Time.now.midnight
Client.joins(:orders).where(orders: { created_at: time_range })

上述查询会获取昨天下订单的所有客户对象,再次用到了 SQL BETWEEN 语句。

13 按需加载关联

使用 Model.find 方法获取对象的关联记录时,按需加载机制会使用尽量少的查询次数。

N + 1 查询问题

假设有如下的代码,获取 10 个客户对象,并把客户的邮编打印出来

clients = Client.limit(10)

clients.each do |client|
  puts client.address.postcode
end

上述代码初看起来很好,但问题在于查询的总次数。上述代码总共会执行 1(获取 10 个客户记录)+ 10(分别获取 10 个客户的地址)= 11 次查询。

N + 1 查询的解决办法

在 Active Record 中可以进一步指定要加载的所有关联,调用 Model.find 方法是使用 includes 方法实现。使用 includes 后,Active Record 会使用尽可能少的查询次数加载所有指定的关联。

我们可以使用按需加载机制加载客户的地址,把 Client.limit(10) 改写成:

clients = Client.includes(:address).limit(10)

clients.each do |client|
  puts client.address.postcode
end

和前面的 11 次查询不同,上述代码只会执行 2 次查询:

SELECT * FROM clients LIMIT 10
SELECT addresses.* FROM addresses
  WHERE (addresses.client_id IN (1,2,3,4,5,6,7,8,9,10))

13.1 按需加载多个关联

调用 Model.find 方法时,使用 includes 方法可以一次加载任意数量的关联,加载的关联可以通过数组、Hash、嵌套 Hash 指定。

13.1.1 用数组指定多个关联
Post.includes(:category, :comments)

上述代码会加载所有文章,以及和每篇文章关联的分类和评论。

13.1.2 使用 Hash 指定嵌套关联
Category.includes(posts: [{ comments: :guest }, :tags]).find(1)

上述代码会获取 ID 为 1 的分类,按需加载所有关联的文章,文章的标签和评论,以及每个评论的 guest 关联。

13.2 指定用于按需加载关联上的条件

虽然 Active Record 允许使用 joins 方法指定用于按需加载关联上的条件,但是推荐的做法是使用连接数据表

如果非要这么做,可以按照常规方式使用 where 方法。

Post.includes(:comments).where("comments.visible" => true)

上述代码生成的查询中会包含 LEFT OUTER JOIN 子句,而 joins 方法生成的查询使用的是 INNER JOIN 子句。

SELECT "posts"."id" AS t0_r0, ... "comments"."updated_at" AS t1_r5 FROM "posts" LEFT OUTER JOIN "comments" ON "comments"."post_id" = "posts"."id" WHERE (comments.visible = 1)

如果没指定 where 条件,上述代码会生成两个查询语句。

如果像上面的代码一样使用 includes,即使所有文章都没有评论,也会加载所有文章。使用 joins 方法(INNER JOIN)时,必须满足连接条件,否则不会得到任何记录。

14 作用域

作用域把常用的查询定义成方法,在关联对象或模型上调用。在作用域中可以使用前面介绍的所有方法,例如 wherejoinsincludes。所有作用域方法都会返回一个 ActiveRecord::Relation 对象,允许继续调用其他方法(例如另一个作用域方法)。

要想定义简单的作用域,可在类中调用 scope 方法,传入执行作用域时运行的代码:

class Post < ActiveRecord::Base
  scope :published, -> { where(published: true) }
end

上述方式和直接定义类方法的作用一样,使用哪种方式只是个人喜好:

class Post < ActiveRecord::Base
  def self.published
    where(published: true)
  end
end

作用域可以链在一起调用:

class Post < ActiveRecord::Base
  scope :published,               -> { where(published: true) }
  scope :published_and_commented, -> { published.where("comments_count > 0") }
end

可以在模型类上调用 published 作用域:

Post.published # => [published posts]

也可以在包含 Post 对象的关联上调用:

category = Category.first
category.posts.published # => [published posts belonging to this category]

14.1 传入参数

作用域可接受参数:

class Post < ActiveRecord::Base
  scope :created_before, ->(time) { where("created_at < ?", time) }
end

作用域的调用方法和类方法一样:

Post.created_before(Time.zone.now)

不过这就和类方法的作用一样了。

class Post < ActiveRecord::Base
  def self.created_before(time)
    where("created_at < ?", time)
  end
end

如果作用域要接受参数,推荐直接使用类方法。有参数的作用域也可在关联对象上调用:

category.posts.created_before(time)

14.2 合并作用域

where 方法一样,作用域也可通过 AND 合并查询条件:

class User < ActiveRecord::Base
  scope :active, -> { where state: 'active' }
  scope :inactive, -> { where state: 'inactive' }
end

User.active.inactive
# SELECT "users".* FROM "users" WHERE "users"."state" = 'active' AND "users"."state" = 'inactive'

作用域还可以 where 一起使用,生成的 SQL 语句会使用 AND 连接所有条件。

User.active.where(state: 'finished')
# SELECT "users".* FROM "users" WHERE "users"."state" = 'active' AND "users"."state" = 'finished'

如果不想让最后一个 WHERE 子句获得优先权,可以使用 Relation#merge 方法。

User.active.merge(User.inactive)
# SELECT "users".* FROM "users" WHERE "users"."state" = 'inactive'

使用作用域时要注意,default_scope 会添加到作用域和 where 方法指定的条件之前。

class User < ActiveRecord::Base
  default_scope { where state: 'pending' }
  scope :active, -> { where state: 'active' }
  scope :inactive, -> { where state: 'inactive' }
end

User.all
# SELECT "users".* FROM "users" WHERE "users"."state" = 'pending'

User.active
# SELECT "users".* FROM "users" WHERE "users"."state" = 'pending' AND "users"."state" = 'active'

User.where(state: 'inactive')
# SELECT "users".* FROM "users" WHERE "users"."state" = 'pending' AND "users"."state" = 'inactive'

如上所示,default_scope 中的条件添加到了 activewhere 之前。

14.3 指定默认作用域

如果某个作用域要用在模型的所有查询中,可以在模型中使用 default_scope 方法指定。

class Client < ActiveRecord::Base
  default_scope { where("removed_at IS NULL") }
end

执行查询时使用的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients WHERE removed_at IS NULL

如果默认作用域中的条件比较复杂,可以使用类方法的形式定义:

class Client < ActiveRecord::Base
  def self.default_scope
    # Should return an ActiveRecord::Relation.
  end
end

14.4 删除所有作用域

如果基于某些原因想删除作用域,可以使用 unscoped 方法。如果模型中定义了 default_scope,而在这个作用域中不需要使用,就可以使用 unscoped 方法。

Client.unscoped.load

unscoped 方法会删除所有作用域,在数据表中执行常规查询。

注意,不能在作用域后链式调用 unscoped,这时可以使用代码块形式的 unscoped 方法:

Client.unscoped {
  Client.created_before(Time.zone.now)
}

15 动态查询方法

Active Record 为数据表中的每个字段都提供了一个查询方法。例如,在 Client 模型中有个 first_name 字段,那么 Active Record 就会生成 find_by_first_name 方法。如果在 Client 模型中有个 locked 字段,就有一个 find_by_locked 方法。

在这些动态生成的查询方法后,可以加上感叹号(!),例如 Client.find_by_name!("Ryan")。此时,如果找不到记录就会抛出 ActiveRecord::RecordNotFound 异常。

如果想同时查询 first_namelocked 字段,可以用 and 把两个字段连接起来,获得所需的查询方法,例如 Client.find_by_first_name_and_locked("Ryan", true)

16 查找或构建新对象

某些动态查询方法在 Rails 4.0 中已经启用,会在 Rails 4.1 中删除。推荐的做法是使用 Active Record 作用域。废弃的方法可以在这个 gem 中查看:https://github.com/rails/activerecord-deprecated_finders

我们经常需要在查询不到记录时创建一个新记录。这种需求可以使用 find_or_create_byfind_or_create_by! 方法实现。

16.1 find_or_create_by

find_or_create_by 方法首先检查指定属性对应的记录是否存在,如果不存在就调用 create 方法。我们来看一个例子。

假设你想查找一个名为“Andy”的客户,如果这个客户不存在就新建。这个需求可以使用下面的代码完成:

Client.find_or_create_by(first_name: 'Andy')
# => #<Client id: 1, first_name: "Andy", orders_count: 0, locked: true, created_at: "2011-08-30 06:09:27", updated_at: "2011-08-30 06:09:27">

上述方法生成的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients WHERE (clients.first_name = 'Andy') LIMIT 1
BEGIN
INSERT INTO clients (created_at, first_name, locked, orders_count, updated_at) VALUES ('2011-08-30 05:22:57', 'Andy', 1, NULL, '2011-08-30 05:22:57')
COMMIT

find_or_create_by 方法返回现有的记录或者新建的记录。在上面的例子中,名为“Andy”的客户不存在,所以会新建一个记录,然后将其返回。

新纪录可能没有存入数据库,这取决于是否能通过数据验证(就像 create 方法一样)。

假设创建新记录时,要把 locked 属性设为 false,但不想在查询中设置。例如,我们要查询一个名为“Andy”的客户,如果这个客户不存在就新建一个,而且 locked 属性为 false

这种需求有两种实现方法。第一种,使用 create_with 方法:

Client.create_with(locked: false).find_or_create_by(first_name: 'Andy')

第二种,使用代码块:

Client.find_or_create_by(first_name: 'Andy') do |c|
  c.locked = false
end

代码块中的代码只会在创建客户之后执行。再次运行这段代码时,会忽略代码块中的代码。

16.2 find_or_create_by!

还可使用 find_or_create_by! 方法,如果新纪录不合法,会抛出异常。本文不涉及数据验证,假设已经在 Client 模型中定义了下面的验证:

validates :orders_count, presence: true

如果创建新 Client 对象时没有指定 orders_count 属性的值,这个对象就是不合法的,会抛出以下异常:

Client.find_or_create_by!(first_name: 'Andy')
# => ActiveRecord::RecordInvalid: Validation failed: Orders count can't be blank

16.3 find_or_initialize_by

find_or_initialize_by 方法和 find_or_create_by 的作用差不多,但不调用 create 方法,而是 new 方法。也就是说新建的模型实例在内存中,没有存入数据库。继续使用前面的例子,现在我们要查询的客户名为“Nick”:

nick = Client.find_or_initialize_by(first_name: 'Nick')
# => <Client id: nil, first_name: "Nick", orders_count: 0, locked: true, created_at: "2011-08-30 06:09:27", updated_at: "2011-08-30 06:09:27">

nick.persisted?
# => false

nick.new_record?
# => true

因为对象不会存入数据库,上述代码生成的 SQL 语句如下:

SELECT * FROM clients WHERE (clients.first_name = 'Nick') LIMIT 1

如果想把对象存入数据库,调用 save 方法即可:

nick.save
# => true

17 使用 SQL 语句查询

如果想使用 SQL 语句查询数据表中的记录,可以使用 find_by_sql 方法。就算只找到一个记录,find_by_sql 方法也会返回一个由记录组成的数组。例如,可以运行下面的查询:

Client.find_by_sql("SELECT * FROM clients
  INNER JOIN orders ON clients.id = orders.client_id
  ORDER BY clients.created_at desc")

find_by_sql 方法提供了一种定制查询的简单方式。

17.1 select_all

find_by_sql 方法有一个近亲,名为 connection#select_all。和 find_by_sql 一样,select_all 方法会使用 SQL 语句查询数据库,获取记录,但不会初始化对象。select_all 返回的结果是一个由 Hash 组成的数组,每个 Hash 表示一个记录。

Client.connection.select_all("SELECT * FROM clients WHERE id = '1'")

17.2 pluck

pluck 方法可以在模型对应的数据表中查询一个或多个字段,其参数是一组字段名,返回结果是由各字段的值组成的数组。

Client.where(active: true).pluck(:id)
# SELECT id FROM clients WHERE active = 1
# => [1, 2, 3]

Client.distinct.pluck(:role)
# SELECT DISTINCT role FROM clients
# => ['admin', 'member', 'guest']

Client.pluck(:id, :name)
# SELECT clients.id, clients.name FROM clients
# => [[1, 'David'], [2, 'Jeremy'], [3, 'Jose']]

如下的代码:

Client.select(:id).map { |c| c.id }
# or
Client.select(:id).map(&:id)
# or
Client.select(:id, :name).map { |c| [c.id, c.name] }

可用 pluck 方法实现:

Client.pluck(:id)
# or
Client.pluck(:id, :name)

select 方法不一样,pluck 直接把查询结果转换成 Ruby 数组,不生成 Active Record 对象,可以提升大型查询或常用查询的执行效率。但 pluck 方法不会使用重新定义的属性方法处理查询结果。例如:

class Client < ActiveRecord::Base
  def name
    "I am #{super}"
  end
end

Client.select(:name).map &:name
# => ["I am David", "I am Jeremy", "I am Jose"]

Client.pluck(:name)
# => ["David", "Jeremy", "Jose"]

而且,与 select 和其他 Relation 作用域不同的是,pluck 方法会直接执行查询,因此后面不能和其他作用域链在一起,但是可以链接到已经执行的作用域之后:

Client.pluck(:name).limit(1)
# => NoMethodError: undefined method `limit' for #<Array:0x007ff34d3ad6d8>

Client.limit(1).pluck(:name)
# => ["David"]

17.3 ids

ids 方法可以直接获取数据表的主键。

Person.ids
# SELECT id FROM people

class Person < ActiveRecord::Base
  self.primary_key = "person_id"
end

Person.ids
# SELECT person_id FROM people

18 检查对象是否存在

如果只想检查对象是否存在,可以使用 exists? 方法。这个方法使用的数据库查询和 find 方法一样,但不会返回对象或对象集合,而是返回 truefalse

Client.exists?(1)

exists? 方法可以接受多个值,但只要其中一个记录存在,就会返回 true

Client.exists?(id: [1,2,3])
# or
Client.exists?(name: ['John', 'Sergei'])

在模型或关系上调用 exists? 方法时,可以不指定任何参数。

Client.where(first_name: 'Ryan').exists?

在上述代码中,只要有一个客户的 first_name 字段值为 'Ryan',就会返回 true,否则返回 false

Client.exists?

在上述代码中,如果 clients 表是空的,会返回 false,否则返回 true

在模型或关系中检查存在性时还可使用 any?many? 方法。

# via a model
Post.any?
Post.many?

# via a named scope
Post.recent.any?
Post.recent.many?

# via a relation
Post.where(published: true).any?
Post.where(published: true).many?

# via an association
Post.first.categories.any?
Post.first.categories.many?

19 计算

这里先以 count 方法为例,所有的选项都可在后面各方法中使用。

所有计算型方法都可直接在模型上调用:

Client.count
# SELECT count(*) AS count_all FROM clients

或者在关系上调用:

Client.where(first_name: 'Ryan').count
# SELECT count(*) AS count_all FROM clients WHERE (first_name = 'Ryan')

执行复杂计算时还可使用各种查询方法:

Client.includes("orders").where(first_name: 'Ryan', orders: { status: 'received' }).count

上述代码执行的 SQL 语句如下:

SELECT count(DISTINCT clients.id) AS count_all FROM clients
  LEFT OUTER JOIN orders ON orders.client_id = client.id WHERE
  (clients.first_name = 'Ryan' AND orders.status = 'received')

19.1 计数

如果想知道模型对应的数据表中有多少条记录,可以使用 Client.count 方法。如果想更精确的计算设定了 age 字段的记录数,可以使用 Client.count(:age)

count 方法可用的选项如前所述

19.2 平均值

如果想查看某个字段的平均值,可以使用 average 方法。用法如下:

Client.average("orders_count")

这个方法会返回指定字段的平均值,得到的有可能是浮点数,例如 3.14159265。

average 方法可用的选项如前所述

19.3 最小值

如果想查看某个字段的最小值,可以使用 minimum 方法。用法如下:

Client.minimum("age")

minimum 方法可用的选项如前所述

19.4 最大值

如果想查看某个字段的最大值,可以使用 maximum 方法。用法如下:

Client.maximum("age")

maximum 方法可用的选项如前所述

19.5 求和

如果想查看所有记录中某个字段的总值,可以使用 sum 方法。用法如下:

Client.sum("orders_count")

sum 方法可用的选项如前所述

20 执行 EXPLAIN 命令

可以在关系执行的查询中执行 EXPLAIN 命令。例如:

User.where(id: 1).joins(:posts).explain

在 MySQL 中得到的输出如下:

EXPLAIN for: SELECT `users`.* FROM `users` INNER JOIN `posts` ON `posts`.`user_id` = `users`.`id` WHERE `users`.`id` = 1
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
| id | select_type | table | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | users | const | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | const |    1 |             |
|  1 | SIMPLE      | posts | ALL   | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  |    1 | Using where |
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------------+
2 rows in set (0.00 sec)

Active Record 会按照所用数据库 shell 的方式输出结果。所以,相同的查询在 PostgreSQL 中得到的输出如下:

EXPLAIN for: SELECT "users".* FROM "users" INNER JOIN "posts" ON "posts"."user_id" = "users"."id" WHERE "users"."id" = 1
                                  QUERY PLAN
------------------------------------------------------------------------------
 Nested Loop Left Join  (cost=0.00..37.24 rows=8 width=0)
   Join Filter: (posts.user_id = users.id)
   ->  Index Scan using users_pkey on users  (cost=0.00..8.27 rows=1 width=4)
         Index Cond: (id = 1)
   ->  Seq Scan on posts  (cost=0.00..28.88 rows=8 width=4)
         Filter: (posts.user_id = 1)
(6 rows)

按需加载会触发多次查询,而且有些查询要用到之前查询的结果。鉴于此,explain 方法会真正执行查询,然后询问查询计划。例如:

User.where(id: 1).includes(:posts).explain

在 MySQL 中得到的输出如下:

EXPLAIN for: SELECT `users`.* FROM `users`  WHERE `users`.`id` = 1
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
| id | select_type | table | type  | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows | Extra |
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
|  1 | SIMPLE      | users | const | PRIMARY       | PRIMARY | 4       | const |    1 |       |
+----+-------------+-------+-------+---------------+---------+---------+-------+------+-------+
1 row in set (0.00 sec)

EXPLAIN for: SELECT `posts`.* FROM `posts`  WHERE `posts`.`user_id` IN (1)
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
| id | select_type | table | type | possible_keys | key  | key_len | ref  | rows | Extra       |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
|  1 | SIMPLE      | posts | ALL  | NULL          | NULL | NULL    | NULL |    1 | Using where |
+----+-------------+-------+------+---------------+------+---------+------+------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

20.1 解读 EXPLAIN 命令的输出结果

解读 EXPLAIN 命令的输出结果不在本文的范畴之内。下面列出的链接可以帮助你进一步了解相关知识:

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