现代 Nodejs ORM 库 Prisma 的使用详解
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2021-10-21 14:56
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ORM(Object relational mappers) 的含义是，将数据模型与 Object 建立强力的映射关系，这样我们对数据的增删改查可以转换为操作 Object(对象)。
Prisma 是一个现代 Nodejs ORM 库，根据 Prisma 官方文档 可以了解这个库是如何设计与使用的。
概述
Prisma 提供了大量工具，包括 Prisma Schema、Prisma Client、Prisma Migrate、Prisma CLI、Prisma Studio 等，其中最核心的两个是 Prisma Schema 与 Prisma Client，分别是描述应用数据模型与 Node 操作 API。
与一般 ORM 完全由 Class 描述数据模型不同，Primsa 采用了一个全新语法 Primsa Schema 描述数据模型，再执行 prisma generate 产生一个配置文件存储在 node_modules/.prisma/client 中，Node 代码里就可以使用 Prisma Client 对数据增删改查了。
Prisma Schema
Primsa Schema 是在最大程度贴近数据库结构描述的基础上，对关联关系进行了进一步抽象，并且背后维护了与数据模型的对应关系，下图很好的说明了这一点：
可以看到，几乎与数据库的定义一模一样，唯一多出来的 posts 与 author 其实是弥补了数据库表关联外键中不直观的部分，将这些外键转化为实体对象，让操作时感受不到外键或者多表的存在，在具体操作时再转化为 join 操作。下面是对应的 Prisma Schema:
datasource db {
provider = "postgresql"
url = env("DATABASE_URL")
}
generator client {
provider = "prisma-client-js"
}
model Post {
id Int @id @default(autoincrement())
title String
content String? @map("post_content")
published Boolean @default(false)
author User? @relation(fields: [authorId], references: [id])
authorId Int?
}
model User {
id Int @id @default(autoincrement())
email String @unique
name String?
posts Post[]
}
datasource db 申明了链接数据库信息；generator client 申明了使用 Prisma Client 进行客户端操作，也就是说 Prisma Client 其实是可以替换实现的；model 是最核心的模型定义。
在模型定义中，可以通过 @map 修改字段名映射、@@map 修改表名映射，默认情况下，字段名与 key 名相同：
model Comment {
title @map("comment_title")
@@map("comments")
}
字段由下面四种描述组成：
字段名。 字段类型。 可选的类型修饰。 可选的属性描述。
model Tag {
name String? @id
}
在这个描述里，包含字段名 name、字段类型 String、类型修饰 ?、属性描述 @id。
字段类型
字段类型可以是 model，比如关联类型字段场景：
model Post {
id Int @id @default(autoincrement())
// Other fields
comments Comment[] // A post can have many comments
}
model Comment {
id Int
// Other fields
Post Post? @relation(fields: [postId], references: [id]) // A comment can have one post
postId Int?
}
关联场景有 1v1, nv1, 1vn, nvn 四种情况，字段类型可以为定义的 model 名称，并使用属性描述 @relation 定义关联关系，比如上面的例子，描述了 Commenct 与 Post 存在 nv1 关系，并且 Comment.postId 与 Post.id 关联。
字段类型还可以是底层数据类型，通过 @db. 描述，比如：
model Post {
id @db.TinyInt(1)
}
对于 Prisma 不支持的类型，还可以使用 Unsupported 修饰：
model Post {
someField Unsupported("polygon")?
}
这种类型的字段无法通过 ORM API 查询，但可以通过 queryRaw 方式查询。queryRaw 是一种 ORM 对原始 SQL 模式的支持，在 Prisma Client 会提到。
类型修饰
类型修饰有 ? [] 两种语法，比如：
model User {
name String?
posts Post[]
}
分别表示可选与数组。
属性描述
属性描述有如下几种语法：
model User {
id Int @id @default(autoincrement())
isAdmin Boolean @default(false)
email String @unique
@@unique([firstName, lastName])
}
@id 对应数据库的 PRIMARY KEY。
@default 设置字段默认值，可以联合函数使用，比如 @default(autoincrement())，可用函数包括 autoincrement()、dbgenerated()、cuid()、uuid()、now()，还可以通过 dbgenerated 直接调用数据库底层的函数，比如 dbgenerated("gen_random_uuid()")。
@unique 设置字段值唯一。
@relation 设置关联，上面已经提到过了。
@map 设置映射，上面也提到过了。
@updatedAt 修饰字段用来存储上次更新时间，一般是数据库自带的能力。
@ignore 对 Prisma 标记无效的字段。
所有属性描述都可以组合使用，并且还存在需对 model 级别的描述，一般用两个 @ 描述，包括 @@id、@@unique、@@index、@@map、@@ignore。
ManyToMany
Prisma 在多对多关联关系的描述上也下了功夫，支持隐式关联描述：
model Post {
id Int @id @default(autoincrement())
categories Category[]
}
model Category {
id Int @id @default(autoincrement())
posts Post[]
}
看上去很自然，但其实背后隐藏了不少实现。数据库多对多关系一般通过第三张表实现，第三张表会存储两张表之间外键对应关系，所以如果要显式定义其实是这样的：
model Post {
id Int @id @default(autoincrement())
categories CategoriesOnPosts[]
}
model Category {
id Int @id @default(autoincrement())
posts CategoriesOnPosts[]
}
model CategoriesOnPosts {
post Post @relation(fields: [postId], references: [id])
postId Int // relation scalar field (used in the `@relation` attribute above)
category Category @relation(fields: [categoryId], references: [id])
categoryId Int // relation scalar field (used in the `@relation` attribute above)
assignedAt DateTime @default(now())
assignedBy String
@@id([postId, categoryId])
}
背后生成如下 SQL：
CREATE TABLE "Category" (
id SERIAL PRIMARY KEY
);
CREATE TABLE "Post" (
id SERIAL PRIMARY KEY
);
-- Relation table + indexes -------------------------------------------------------
CREATE TABLE "CategoryToPost" (
"categoryId" integer NOT NULL,
"postId" integer NOT NULL,
"assignedBy" text NOT NULL
"assignedAt" timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
FOREIGN KEY ("categoryId") REFERENCES "Category"(id),
FOREIGN KEY ("postId") REFERENCES "Post"(id)
);
CREATE UNIQUE INDEX "CategoryToPost_category_post_unique" ON "CategoryToPost"("categoryId" int4_ops,"postId" int4_ops);
Prisma Client
描述好 Prisma Model 后，执行 prisma generate，再利用 npm install @prisma/client 安装好 Node 包后，就可以在代码里操作 ORM 了：
import { PrismaClient } from '@prisma/client'
const prisma = new PrismaClient()
CRUD
使用 create 创建一条记录：
const user = await prisma.user.create({
data: {
email: 'elsa@prisma.io',
name: 'Elsa Prisma',
},
})
使用 createMany 创建多条记录：
const createMany = await prisma.user.createMany({
data: [
{ name: 'Bob', email: 'bob@prisma.io' },
{ name: 'Bobo', email: 'bob@prisma.io' }, // Duplicate unique key!
{ name: 'Yewande', email: 'yewande@prisma.io' },
{ name: 'Angelique', email: 'angelique@prisma.io' },
],
skipDuplicates: true, // Skip 'Bobo'
})
使用 findUnique 查找单条记录：
const user = await prisma.user.findUnique({
where: {
email: 'elsa@prisma.io',
},
})
对于联合索引的情况：
model TimePeriod {
year Int
quarter Int
total Decimal
@@id([year, quarter])
}
需要再嵌套一层由 _ 拼接的 key：
const timePeriod = await prisma.timePeriod.findUnique({
where: {
year_quarter: {
quarter: 4,
year: 2020,
},
},
})
使用 findMany 查询多条记录：
const users = await prisma.user.findMany()
可以使用 SQL 中各种条件语句，语法如下：
const users = await prisma.user.findMany({
where: {
role: 'ADMIN',
},
include: {
posts: true,
},
})
使用 update 更新记录：
const updateUser = await prisma.user.update({
where: {
email: 'viola@prisma.io',
},
data: {
name: 'Viola the Magnificent',
},
})
使用 updateMany 更新多条记录：
const updateUsers = await prisma.user.updateMany({
where: {
email: {
contains: 'prisma.io',
},
},
data: {
role: 'ADMIN',
},
})
使用 delete 删除记录：
const deleteUser = await prisma.user.delete({
where: {
email: 'bert@prisma.io',
},
})
使用 deleteMany 删除多条记录：
const deleteUsers = await prisma.user.deleteMany({
where: {
email: {
contains: 'prisma.io',
},
},
})
使用 include 表示关联查询是否生效，比如：
const getUser = await prisma.user.findUnique({
where: {
id: 19,
},
include: {
posts: true,
},
})
这样就会在查询 user 表时，顺带查询所有关联的 post 表。关联查询也支持嵌套：
const user = await prisma.user.findMany({
include: {
posts: {
include: {
categories: true,
},
},
},
})
筛选条件支持 equals、not、in、notIn、lt、lte、gt、gte、contains、search、mode、startsWith、endsWith、AND、OR、NOT，一般用法如下：
const result = await prisma.user.findMany({
where: {
name: {
equals: 'Eleanor',
},
},
})
这个语句代替 sql 的 where name="Eleanor"，即通过对象嵌套的方式表达语义。
Prisma 也可以直接写原生 SQL：
const email = 'emelie@prisma.io'
const result = await prisma.$queryRaw(
Prisma.sql`SELECT * FROM User WHERE email = ${email}`
)
中间件
Prisma 支持中间件的方式在执行过程中进行拓展，看下面的例子：
const prisma = new PrismaClient()
// Middleware 1
prisma.$use(async (params, next) => {
console.log(params.args.data.title)
console.log('1')
const result = await next(params)
console.log('6')
return result
})
// Middleware 2
prisma.$use(async (params, next) => {
console.log('2')
const result = await next(params)
console.log('5')
return result
})
// Middleware 3
prisma.$use(async (params, next) => {
console.log('3')
const result = await next(params)
console.log('4')
return result
})
const create = await prisma.post.create({
data: {
title: 'Welcome to Prisma Day 2020',
},
})
const create2 = await prisma.post.create({
data: {
title: 'How to Prisma!',
},
})
输出如下：
Welcome to Prisma Day 2020
1
2
3
4
5
6
How to Prisma!
1
2
3
4
5
6
可以看到，中间件执行顺序是洋葱模型，并且每个操作都会触发。我们可以利用中间件拓展业务逻辑或者进行操作时间的打点记录。
精读
ORM 的两种设计模式
ORM 有 Active Record 与 Data Mapper 两种设计模式，其中 Active Record 使对象背后完全对应 sql 查询，现在已经不怎么流行了，而 Data Mapper 模式中的对象并不知道数据库的存在，即中间多了一层映射，甚至背后不需要对应数据库，所以可以做一些很轻量的调试功能。
Prisma 采用了 Data Mapper 模式。
ORM 容易引发性能问题
当数据量大，或者性能、资源敏感的情况下，我们需要对 SQL 进行优化，甚至我们需要对特定的 Mysql 的特定版本的某些内核错误，对 SQL 进行某些看似无意义的申明调优（比如在 where 之前再进行相同条件的 IN 范围限定），有的时候能取得惊人的性能提升。
而 ORM 是建立在一个较为理想化理论基础上的，即数据模型可以很好的转化为对象操作，然而对象操作由于屏蔽了细节，我们无法对 SQL 进行针对性调优。
另外，得益于对象操作的便利性，我们很容易通过 obj.obj. 的方式访问某些属性，但这背后生成的却是一系列未经优化（或者部分自动优化）的复杂 join sql，我们在写这些 sql 时会提前考虑性能因素，但通过对象调用时却因为成本低，或觉得 ORM 有 magic 优化等想法，写出很多实际上不合理的 sql。
Prisma Schema 的好处
其实从语法上，Prisma Schema 与 Typeorm 基于 Class + 装饰器的拓展几乎可以等价转换，但 Prisma Schema 在实际使用中有一个很不错的优势，即减少样板代码以及稳定数据库模型。
减少样板代码比较好理解，因为 Prisma Schema 并不会出现在代码中，而稳定模型是指，只要不执行 prisma generate，数据模型就不会变化，而且 Prisma Schema 也独立于 Node 存在，甚至可以不放在项目源码中，相比之下，修改起来会更加慎重，而完全用 Node 定义的模型因为本身是代码的一部分，可能会突然被修改，而且也没有执行数据库结构同步的操作。
如果项目采用 Prisma，则模型变更后，可以执行 prisma db pull 更新数据库结构，再执行 prisma generate 更新客户端 API，这个流程比较清晰。
总结
Prisma Schema 是 Prisma 的一大特色，因为这部分描述独立于代码，带来了如下几个好处：
定义比 Node Class 更简洁。 不生成冗余的代码结构。 Prisma Client 更加轻量，且查询返回的都是 Pure Object。
至于 Prisma Client 的 API 设计其实并没有特别突出之处，无论与 sequelize 还是 typeorm 的 API 设计相比，都没有太大的优化，只是风格不同。
不过对于记录的创建，我更喜欢 Prisma 的 API：
// typeorm - save API
const userRepository = getManager().getRepository(User)
const newUser = new User()
newUser.name = 'Alice'
userRepository.save(newUser)
// typeorm - insert API
const userRepository = getManager().getRepository(User)
userRepository.insert({
name: 'Alice',
})
// sequelize
const user = User.build({
name: 'Alice',
})
await user.save()
// Mongoose
const user = await User.create({
name: 'Alice',
email: 'alice@prisma.io',
})
// prisma
const newUser = await prisma.user.create({
data: {
name: 'Alice',
},
})
首先存在 prisma 这个顶层变量，使用起来会非常方便，另外从 API 拓展上来说，虽然 Mongoose 设计得更简洁，但添加一些条件时拓展性会不足，导致结构不太稳定，不利于统一记忆。
Prisma Client 的 API 统一采用下面这种结构：
await prisma.modelName.operateName({
// 数据，比如 create、update 时会用到
data: /** ... */,
// 条件，大部分情况都可以用到
where: /** ... */,
// 其它特殊参数，或者 operater 特有的参数
})
所以总的来说，Prisma 虽然没有对 ORM 做出革命性改变，但在微创新与 API 优化上都做得足够棒，github 更新也比较活跃，如果你决定使用 ORM 开发项目，还是比较推荐 Prisma 的。
在实际使用中，为了规避 ORM 产生笨拙 sql 导致的性能问题，可以利用 Prisma Middleware 监控查询性能，并对性能较差的地方采用 prisma.$queryRaw 原生 sql 查询。
讨论地址是：精读《Prisma 的使用》· Issue #362 · dt-fe/weekly
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