一、设计背景

大家都知道易用性和易维护性一直是​goframe​一直努力建设的，也是​goframe​有别其他框架和组件比较大的一点差异。​goframe​没有采用其他​ORM​常见的​BelongsTo​, ​HasOne​, ​HasMany​, ​ManyToMany​这样的模型关联设计，这样的关联关系维护较繁琐，例如外键约束、额外的标签备注等，对开发者有一定的心智负担。因此框架不倾向于通过向模型结构体中注入过多复杂的标签内容、关联属性或方法，并一如既往地尝试着简化设计，目标是使得模型关联查询尽可能得易于理解、使用便捷。因此在之前推出了​ScanList​方案。

经过一系列的项目实践，我们发现​ScanList​虽然从运行时业务逻辑的角度来维护了模型关联关系，但是这种关联关系维护也不如期望的简便。因此，我们继续改进推出了可以通过模型简单维护关联关系的​With​模型关联特性，当然，这种特性仍然致力于提升整体框架的易用性和维护性，可以把​With​特性看做​ScanList​与模型关联关系维护的一种结合和改进。

​With​特性从​goframe v1.15.7​版本开始提供，目前属于实验性特性。

二、举个例子

我们先来一个简单的示例，便于大家更好理解​With​特性，该示例来自于之前的​ScanList​章节的相同示例，改进版。

1、数据结构

# 用户表
CREATE TABLE `user` (
  id int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  name varchar(45) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

# 用户详情
CREATE TABLE `user_detail` (
  uid  int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  address varchar(45) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (uid)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

# 用户学分
CREATE TABLE `user_scores` (
  id int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  uid int(10) unsigned NOT NULL,
  score int(10) unsigned NOT NULL,
  PRIMARY KEY (id)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

2、数据结构

根据表定义，我们可以得知：

1. 用户表与用户详情是​1:1​关系。
2. 用户表与用户学分是​1:N​关系。
3. 这里并没有演示​N:N​的关系，因为相比较于​1:N​的查询只是多了一次关联、或者一次查询，最终处理方式和​1:N​类似。

那么Golang的模型可定义如下：

// 用户详情
type UserDetail struct {
	gmeta.Meta `orm:"table:user_detail"`
	Uid        int    `json:"uid"`
	Address    string `json:"address"`
}
// 用户学分
type UserScores struct {
	gmeta.Meta `orm:"table:user_scores"`
	Id         int `json:"id"`
	Uid        int `json:"uid"`
	Score      int `json:"score"`
}
// 用户信息
type User struct {
	gmeta.Meta `orm:"table:user"`
	Id         int           `json:"id"`
	Name       string        `json:"name"`
	UserDetail *UserDetail   `orm:"with:uid=id"`
	UserScores []*UserScores `orm:"with:uid=id"`
}

3、数据写入

为简化示例，我们这里创建5条用户数据，采用事务操作方式写入：

• 用户信息，​id​为1-5，​name​为name_1到name_5。
• 同时创建5条用户详情数据，​address​数据为address_1到address_5。
• 每个用户创建5条学分信息，学分为1-5。

db.Transaction(func(tx *gdb.TX) error {
	for i := 1; i <= 5; i++ {
		// User.
		user := User{
			Name: fmt.Sprintf(`name_%d`, i),
		}
		lastInsertId, err := db.Model(user).Data(user).OmitEmpty().InsertAndGetId()
		if err != nil {
			return err
		}
		// Detail.
		userDetail := UserDetail{
			Uid:     int(lastInsertId),
			Address: fmt.Sprintf(`address_%d`, lastInsertId),
		}
		_, err = db.Model(userDetail).Data(userDetail).OmitEmpty().Insert()
		if err != nil {
			return err
		}
		// Scores.
		for j := 1; j <= 5; j++ {
			userScore := UserScores{
				Uid:   int(lastInsertId),
				Score: j,
			}
			_, err = db.Model(userScore).Data(userScore).OmitEmpty().Insert()
			if err != nil {
				return err
			}
		}
	}
	return nil
})

执行成功后，数据库数据如下：

mysql> show tables;
+----------------+
| Tables_in_test |
+----------------+
| user           |
| user_detail    |
| user_score     |
+----------------+
3 rows in set (0.01 sec)

mysql> select * from `user`;
+----+--------+
| id | name   |
+----+--------+
|  1 | name_1 |
|  2 | name_2 |
|  3 | name_3 |
|  4 | name_4 |
|  5 | name_5 |
+----+--------+
5 rows in set (0.01 sec)

mysql> select * from `user_detail`;
+-----+-----------+
| uid | address   |
+-----+-----------+
|   1 | address_1 |
|   2 | address_2 |
|   3 | address_3 |
|   4 | address_4 |
|   5 | address_5 |
+-----+-----------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql> select * from `user_score`;
+----+-----+-------+
| id | uid | score |
+----+-----+-------+
|  1 |   1 |     1 |
|  2 |   1 |     2 |
|  3 |   1 |     3 |
|  4 |   1 |     4 |
|  5 |   1 |     5 |
|  6 |   2 |     1 |
|  7 |   2 |     2 |
|  8 |   2 |     3 |
|  9 |   2 |     4 |
| 10 |   2 |     5 |
| 11 |   3 |     1 |
| 12 |   3 |     2 |
| 13 |   3 |     3 |
| 14 |   3 |     4 |
| 15 |   3 |     5 |
| 16 |   4 |     1 |
| 17 |   4 |     2 |
| 18 |   4 |     3 |
| 19 |   4 |     4 |
| 20 |   4 |     5 |
| 21 |   5 |     1 |
| 22 |   5 |     2 |
| 23 |   5 |     3 |
| 24 |   5 |     4 |
| 25 |   5 |     5 |
+----+-----+-------+
25 rows in set (0.00 sec)

4、数据查询

新的​With​特性下，数据查询相当简便，例如，我们查询一条数据：

var user *User
db.Model(tableUser).WithAll().Where("id", 3).Scan(&user)

以上语句您将会查询到用户​ID​为3的用户信息、用户详情以及用户学分信息，以上语句将会在数据库中自动执行以下​SQL​语句：

2021-05-02 22:29:52.634 [DEBU] [  2 ms] [default] SHOW FULL COLUMNS FROM `user`
2021-05-02 22:29:52.635 [DEBU] [  1 ms] [default] SELECT * FROM `user` WHERE `id`=3 LIMIT 1
2021-05-02 22:29:52.636 [DEBU] [  1 ms] [default] SHOW FULL COLUMNS FROM `user_detail`
2021-05-02 22:29:52.637 [DEBU] [  1 ms] [default] SELECT `uid`,`address` FROM `user_detail` WHERE `uid`=3 LIMIT 1
2021-05-02 22:29:52.643 [DEBU] [  6 ms] [default] SHOW FULL COLUMNS FROM `user_score`
2021-05-02 22:29:52.644 [DEBU] [  0 ms] [default] SELECT `id`,`uid`,`score` FROM `user_score` WHERE `uid`=3

执行后，通过​g.Dump(user)​打印的用户信息如下：

{
        "id": 3,
        "name": "name_3",
        "UserDetail": {
                "uid": 3,
                "address": "address_3"
        },
        "UserScores": [
                {
                        "id": 11,
                        "uid": 3,
                        "score": 1
                },
                {
                        "id": 12,
                        "uid": 3,
                        "score": 2
                },
                {
                        "id": 13,
                        "uid": 3,
                        "score": 3
                },
                {
                        "id": 14,
                        "uid": 3,
                        "score": 4
                },
                {
                        "id": 15,
                        "uid": 3,
                        "score": 5
                }
        ]
}

5、列表查询

我们来一个通过​With​特性查询列表的示例：

var users []*User
db.Model(users).With(UserDetail{}).Where("id>?", 3).Scan(&users)

执行后，通过​g.Dump(users)​打印用户数据如下：

[
        {
                "id": 4,
                "name": "name_4",
                "UserDetail": {
                        "uid": 4,
                        "address": "address_4"
                },
                "UserScores": null
        },
        {
                "id": 5,
                "name": "name_5",
                "UserDetail": {
                        "uid": 5,
                        "address": "address_5"
                },
                "UserScores": null
        }
]

6、条件与排序

通过​With​特性关联时可以指定关联的额外条件，以及在多数据结果下指定排序规则。例如：

type User struct {
	gmeta.Meta `orm:"table:user"`
	Id         int           `json:"id"`
	Name       string        `json:"name"`
	UserDetail *UserDetail   `orm:"with:uid=id, where:uid > 3"`
	UserScores []*UserScores `orm:"with:uid=id, where:score>1 and score<5, order:score desc"`
}

通过​orm​标签中的​where​子标签以及​order​子标签指定额外关联条件体积排序规则。

三、详细说明

想必您一定对上面的某些使用比较好奇，比如​gmeta​包、比如​WithAll​方法、比如​orm​标签中的​with​语句、比如​Model​方法给定​struct​参数识别数据表名等等，那这就对啦，接下来，我们详细聊聊吧。

1、gmeta包

我们可以看到在上面的结构体数据结构中都使用​embed​方式嵌入了一个​gmeta.Meta​结构体，例如：

type UserDetail struct {
	gmeta.Meta `orm:"table:user_detail"`
	Uid        int    `json:"uid"`
	Address    string `json:"address"`
}

其实在​GoFrame​框架中有很多这种小组件包用以实现特定的便捷功能。​gmeta​包的作用主要用于嵌入到用户自定义的结构体中，并且通过标签的形式给​gmeta​包的结构体（例如这里的​gmeta.Meta​）打上自定义的标签内容（列如这里的​`orm:"table:user_detail"`​），并在运行时可以特定方法动态获取这些自定义的标签内容。

因此，这里嵌入​gmeta.Meta​的目的是为了标记该结构体关联的数据表名称。

2、模型关联指定

在如下结构体中：

type User struct {
	gmeta.Meta `orm:"table:user"`
	Id         int          `json:"id"`
	Name       string       `json:"name"`
	UserDetail *UserDetail  `orm:"with:uid=id"`
	UserScores []*UserScore `orm:"with:uid=id"`
}

我们通过给指定的结构体属性绑定​orm​标签，并在​orm​标签中通过​with​语句指定当前结构体（数据表）与目标结构体（数据表）的关联关系，​with​语句的语法如下：

with:当前属性对应表关联字段=当前结构体对应数据表关联字段

并且字段名称忽略大小写以及特殊字符匹配，例如以下形式的关联关系都是能够自动识别的：

with:UID=ID
with:Uid=Id
with:U_ID=id

如果两个表的关联字段都是同一个名称，那么也可以直接写一个即可，例如：

with:uid

在本示例中，​UserDetail​属性对应的数据表为​user_detail​，​UserScores​属性对应的数据表为​user_score​，两者与当前​User​结构体对应的表​user​都是使用​uid​进行关联，并且目标关联的​user​表的对应字段为​id​。

3、With/WithAll

1、基本介绍

默认情况下，即使我们的结构体属性中的​orm​标签带有​with​语句，​ORM​组件并不会默认启用​With​特性进行关联查询，而是需要依靠​With/WithAll​方法启用该查询特性。

• ​With​：指定启用关联查询的数据表，通过给定的属性对象指定。
• ​WithAll​：启用操作对象中所有带有​with​语句的属性结构体关联查询。

这两个方法的定义如下：

// With creates and returns an ORM model based on meta data of given object.
// It also enables model association operations feature on given `object`.
// It can be called multiple times to add one or more objects to model and enable
// their mode association operations feature.
// For example, if given struct definition:
// type User struct {
//	 gmeta.Meta `orm:"table:user"`
// 	 Id         int           `json:"id"`
//	 Name       string        `json:"name"`
//	 UserDetail *UserDetail   `orm:"with:uid=id"`
//	 UserScores []*UserScores `orm:"with:uid=id"`
// }
// We can enable model association operations on attribute `UserDetail` and `UserScores` by:
//     db.With(User{}.UserDetail).With(User{}.UserDetail).Scan(xxx)
// Or:
//     db.With(UserDetail{}).With(UserDetail{}).Scan(xxx)
// Or:
//     db.With(UserDetail{}, UserDetail{}).Scan(xxx)
func (m *Model) With(objects ...interface{}) *Model

// WithAll enables model association operations on all objects that have "with" tag in the struct.
func (m *Model) WithAll() *Model

在我们本示例中，使用的是​WithAll​方法，因此自动启用了​User​表中的所有属性的模型关联查询，只要属性结构体关联了数据表，并且​orm​标签中带有​with​语句，那么都将会自动查询数据并根据模型结构的关联关系进行数据绑定。假如我们只启用某部分关联查询，并不启用全部属性模型的关联查询，那么可以使用​With​方法来指定。并且​With​方法可以指定启用多个关联模型的自动查询，在本示例中的​WithAll​就相当于：

var user *User
db.Model(tableUser).With(UserDetail{}, UserScore{}).Where("id", 3).Scan(&user)
    

也可以这样：

var user *User
db.Model(tableUser).With(User{}.UserDetail, User{}.UserScore).Where("id", 3).Scan(&user)

2、仅关联用户详情模型

假如我们只需要查询用户详情，并不需要查询用户学分，那么我们可以使用​With​方法来启用指定对象对应数据表的关联查询，例如：

var user *User
db.Model(tableUser).With(UserDetail{}).Where("id", 3).Scan(&user)

也可以这样：

var user *User
db.Model(tableUser).With(User{}.UserDetail).Where("id", 3).Scan(&user)

执行后，通过​g.Dump(user)​打印用户数据如下：

{
        "id": 3,
        "name": "name_3",
        "UserDetail": {
                "uid": 3,
                "address": "address_3"
        },
        "UserScores": null
}

3、仅关联用户学分模型

我们也可以只关联查询用户学分信息，例如：

var user *User
db.Model(tableUser).With(UserScore{}).Where("id", 3).Scan(&user)

也可以这样：

var user *User
db.Model(tableUser).With(User{}.UserScore).Where("id", 3).Scan(&user)

执行后，通过​g.Dump(user)​打印用户数据如下：

{
        "id": 3,
        "name": "name_3",
        "UserDetail": null,
        "UserScores": [
                {
                        "id": 11,
                        "uid": 3,
                        "score": 1
                },
                {
                        "id": 12,
                        "uid": 3,
                        "score": 2
                },
                {
                        "id": 13,
                        "uid": 3,
                        "score": 3
                },
                {
                        "id": 14,
                        "uid": 3,
                        "score": 4
                },
                {
                        "id": 15,
                        "uid": 3,
                        "score": 5
                }
        ]
}

4、不关联任何模型查询

假如，我们不需要关联查询，那么更简单，例如：

var user *User
db.Model(tableUser).Where("id", 3).Scan(&user)

执行后，通过​g.Dump(user)​打印用户数据如下：

{
        "id": 3,
        "name": "name_3",
        "UserDetail": null,
        "UserScores": null
}

四、使用限制

1、字段查询与过滤

可以看到，在我们上面的示例中，并没有指定查询的字段，但是在打印的​SQL​日志中可以看到查询语句不是简单的​SELECT *​而是执行了具体的字段查询。在​With​特性下，将会自动按照关联模型对象的属性进行查询，属性的名称将会与数据表的字段做自动映射，并且会自动过滤掉无法自动映射的字段查询。

所以，在​With​特性下，我们无法做到仅查询属性中对应的某几个字段。如果需要实现仅查询并赋值某几个字段，建议您对​model​数据结构按照业务场景进行裁剪，创建满足特定业务场景的数据结构，而不是使用一个数据结构满足不同的多个场景。

我们来一个示例更好说明。假如我们有一个实体对象数据结构​Content​，一个常见的​CMS​系统的内容模型，与数据表字段一一对应：

type Content struct {
	Id             uint        `orm:"id,primary"       json:"id"`               // 自增ID
	Key            string      `orm:"key"              json:"key"`              // 唯一键名，用于程序硬编码，一般不常用
	Type           string      `orm:"type"             json:"type"`             // 内容模型: topic, ask, article等，具体由程序定义
	CategoryId     uint        `orm:"category_id"      json:"category_id"`      // 栏目ID
	UserId         uint        `orm:"user_id"          json:"user_id"`          // 用户ID
	Title          string      `orm:"title"            json:"title"`            // 标题
	Content        string      `orm:"content"          json:"content"`          // 内容
	Sort           uint        `orm:"sort"             json:"sort"`             // 排序，数值越低越靠前，默认为添加时的时间戳，可用于置顶
	Brief          string      `orm:"brief"            json:"brief"`            // 摘要
	Thumb          string      `orm:"thumb"            json:"thumb"`            // 缩略图
	Tags           string      `orm:"tags"             json:"tags"`             // 标签名称列表，以JSON存储
	Referer        string      `orm:"referer"          json:"referer"`          // 内容来源，例如github/gitee
	Status         uint        `orm:"status"           json:"status"`           // 状态 0: 正常, 1: 禁用
	ReplyCount     uint        `orm:"reply_count"      json:"reply_count"`      // 回复数量
	ViewCount      uint        `orm:"view_count"       json:"view_count"`       // 浏览数量
	ZanCount       uint        `orm:"zan_count"        json:"zan_count"`        // 赞
	CaiCount       uint        `orm:"cai_count"        json:"cai_count"`        // 踩
	CreatedAt      *gtime.Time `orm:"created_at"       json:"created_at"`       // 创建时间
	UpdatedAt      *gtime.Time `orm:"updated_at"       json:"updated_at"`       // 修改时间
}

内容的列表页又不需要展示这么详细的内容，特别是其中的​​Content​​字段非常大，我们列表页只需要查询几个字段而已。那么我们可以单独定义一个用于列表的返回数据结构，而不是直接使用数据表实体对象数据结构。例如：

type ContentListItem struct {
	Id         uint        `json:"id"`          // 自增ID
	CategoryId uint        `json:"category_id"` // 栏目ID
	UserId     uint        `json:"user_id"`     // 用户ID
	Title      string      `json:"title"`       // 标题
	CreatedAt  *gtime.Time `json:"created_at"`  // 创建时间
	UpdatedAt  *gtime.Time `json:"updated_at"`  // 修改时间
}

2、必须存在关联字段属性

由于​With​特性是通过识别数据结构关联关系并自动执行多条​SQL​查询来实现的，因此关联的字段也必须作为对象的属性便于关联字段值得自动获取。简单地讲，​with​标签中的字段必须存在于关联对象的属性上。

五、后续改进

目前​With​特性仅实现了查询操作，还不支持写入更新等操作。