Active Record для PostgreSQL

Данное руководство рассказывает о специфике использования PostgreSQL с Active Record.

После прочтения этого руководства, вы узнаете о том:

  • Как использовать типы данных PostgreSQL.
  • Как использовать первичные ключи UUID.
  • Как использовать отложенные внешние ключи.
  • Как реализовать полнотекстовый поиск с помощью PostgreSQL.
  • Как возвращать ваши модели Active Record, используя представление базы данных.

Для использования адаптера PostgreSQL необходимо установить как минимум версию 9.3. Предыдущие версии не поддерживаются.

Для начала работы с PostgreSQL почитайте руководство Конфигурирование приложений на Rails. Там описано как правильно настроить Active Record для PostgreSQL.

1. Типы данных

PostgreSQL предлагает достаточное количество специфичных типов данных. Далее представлен список типов, которые поддерживаются адаптером PostgreSQL.

1.1. Двоичные типы данных

# db/migrate/20140207133952_create_documents.rb
create_table :documents do |t|
  t.binary 'payload'
end
# app/models/document.rb
class Document < ApplicationRecord
end
# Использование
data = File.read(Rails.root + "tmp/output.pdf")
Document.create payload: data

1.2. Массивы

# db/migrate/20140207133952_create_books.rb
create_table :books do |t|
  t.string 'title'
  t.string 'tags', array: true
  t.integer 'ratings', array: true
end
add_index :books, :tags, using: 'gin'
add_index :books, :ratings, using: 'gin'
# app/models/book.rb
class Book < ApplicationRecord
end
# Использование
Book.create title: "Brave New World",
            tags: ["fantasy", "fiction"],
            ratings: [4, 5]

## Книги с одним тегом
Book.where("'fantasy' = ANY (tags)")

## Книги с несколькими тегами
Book.where("tags @> ARRAY[?]::varchar[]", ["fantasy", "fiction"])

## Книги с рейтингом 3 и более
Book.where("array_length(ratings, 1) >= 3")

1.3. Hstore

Чтобы использовать hstore, необходимо включить расширение hstore.

# db/migrate/20131009135255_create_profiles.rb
class CreateProfiles < ActiveRecord::Migration[7.0]
  enable_extension 'hstore' unless extension_enabled?('hstore')
  create_table :profiles do |t|
    t.hstore 'settings'
  end
end
# app/models/profile.rb
class Profile < ApplicationRecord
end
irb> Profile.create(settings: { "color" => "blue", "resolution" => "800x600" })

irb> profile = Profile.first
irb> profile.settings
=> {"color"=>"blue", "resolution"=>"800x600"}

irb> profile.settings = {"color" => "yellow", "resolution" => "1280x1024"}
irb> profile.save!

irb> Profile.where("settings->'color' = ?", "yellow")
=> #<ActiveRecord::Relation [#<Profile id: 1, settings: {"color"=>"yellow", "resolution"=>"1280x1024"}>]>

1.4. JSON и JSONB

# db/migrate/20131220144913_create_events.rb
# ... для типа данных json:
create_table :events do |t|
  t.json 'payload'
end
# ... или для типа данных jsonb:
create_table :events do |t|
  t.jsonb 'payload'
end
# app/models/event.rb
class Event < ApplicationRecord
end
irb> Event.create(payload: { kind: "user_renamed", change: ["jack", "john"]})

irb> event = Event.first
irb> event.payload
=> {"kind"=>"user_renamed", "change"=>["jack", "john"]}

## Запрос, основанный на JSON документе
# Оператор -> возвращает исходный JSON тип (который может быть объектом), где ->> возвращает текст
irb> Event.where("payload->>'kind' = ?", "user_renamed")

1.5. Диапазонные типы

Этот тип преобразуется в Ruby Range объекты.

# db/migrate/20130923065404_create_events.rb
create_table :events do |t|
  t.daterange 'duration'
end
# app/models/event.rb
class Event < ApplicationRecord
end
irb> Event.create(duration: Date.new(2014, 2, 11)..Date.new(2014, 2, 12))

irb> event = Event.first
irb> event.duration
=> Tue, 11 Feb 2014...Thu, 13 Feb 2014

## Все события в заданную дату
irb> Event.where("duration @> ?::date", Date.new(2014, 2, 12))

## Работает с границами диапазона
irb> event = Event.select("lower(duration) AS starts_at").select("upper(duration) AS ends_at").first

irb> event.starts_at
=> Tue, 11 Feb 2014
irb> event.ends_at
=> Thu, 13 Feb 2014

1.6. Составные типы

На данный момент нет специальной поддержки для составных типов. Они преобразуются к обычным текстовым столбцам:

CREATE TYPE full_address AS
(
  city VARCHAR(90),
  street VARCHAR(90)
);
# db/migrate/20140207133952_create_contacts.rb
execute <<-SQL
  CREATE TYPE full_address AS
  (
    city VARCHAR(90),
    street VARCHAR(90)
  );
SQL
create_table :contacts do |t|
  t.column :address, :full_address
end
# app/models/contact.rb
class Contact < ApplicationRecord
end
irb> Contact.create address: "(Paris,Champs-Élysées)"
irb> contact = Contact.first
irb> contact.address
=> "(Paris,Champs-Élysées)"
irb> contact.address = "(Paris,Rue Basse)"
irb> contact.save!

1.7. Типы перечислений

Тип может быть соотнесен как обычный текстовый столбец, или ActiveRecord::Enum.

На данный момент нет специальной поддержки для типов перечислений. Они преобразуются к обычным текстовым столбцам:

# db/migrate/20131220144913_create_articles.rb
def up
  create_enum :article_status, ["draft", "published"]

  create_table :articles do |t|
    t.enum :status, enum_type: :article_status, default: "draft", null: false
  end
end

# Нет встроенной поддержки удаления enum, но это можно сделать вручную.
# Сначала следует удалить любую таблицу, которая зависит от него.
def down
  drop_table :articles

  execute <<-SQL
    DROP TYPE article_status;
  SQL
end
# app/models/article.rb
class Article < ApplicationRecord
  enum status: {
    draft: "draft", published: "published"
  }, _prefix: true
end
irb> Article.create status: "draft"
irb> article = Article.first
irb> article.status_draft!
irb> article.status
=> "draft"

irb> article.status_published?
=> false

Чтобы добавить новое значение до/после существующего, следует использовать ALTER TYPE:

# db/migrate/20150720144913_add_new_state_to_articles.rb
# NOTE: ALTER TYPE ... ADD VALUE нельзя выполнить в блоке транзакции, поэтому используется disable_ddl_transaction!
disable_ddl_transaction!

def up
  execute <<-SQL
    ALTER TYPE article_status ADD VALUE IF NOT EXISTS 'archived' AFTER 'published';
  SQL
end

Значения enum нельзя удалять. Можно прочесть почему здесь.

Hint: Чтобы показать все имеющиеся значения enum, можно выполнить этот запрос в консоле bin/rails db или psql:

SELECT n.nspname AS enum_schema,
       t.typname AS enum_name,
       e.enumlabel AS enum_value
  FROM pg_type t
      JOIN pg_enum e ON t.oid = e.enumtypid
      JOIN pg_catalog.pg_namespace n ON n.oid = t.typnamespace

1.8. Тип UUID

Для использования uuid необходимо включить расширение pgcrypto (только PostgreSQL >= 9.4).

# db/migrate/20131220144913_create_revisions.rb
create_table :revisions do |t|
  t.uuid :identifier
end
# app/models/revision.rb
class Revision < ApplicationRecord
end
irb> Revision.create identifier: "A0EEBC99-9C0B-4EF8-BB6D-6BB9BD380A11"

irb> revision = Revision.first
irb> revision.identifier
=> "a0eebc99-9c0b-4ef8-bb6d-6bb9bd380a11"

Вы можете использовать тип uuid для определения ссылок в миграции:

# db/migrate/20150418012400_create_blog.rb
enable_extension 'pgcrypto' unless extension_enabled?('pgcrypto')
create_table :posts, id: :uuid

create_table :comments, id: :uuid do |t|
  # t.belongs_to :post, type: :uuid
  t.references :post, type: :uuid
end
# app/models/post.rb
class Post < ApplicationRecord
  has_many :comments
end
# app/models/comment.rb
class Comment < ApplicationRecord
  belongs_to :post
end

Смотрите этот раздел для получения более подробной информации об использовании UUID в качестве первичного ключа.

1.9. Битовые строки

# db/migrate/20131220144913_create_users.rb
create_table :users, force: true do |t|
  t.column :settings, "bit(8)"
end
# app/models/user.rb
class User < ApplicationRecord
end
irb> User.create settings: "01010011"
irb> user = User.first
irb> user.settings
=> "01010011"
irb> user.settings = "0xAF"
irb> user.settings
=> "10101111"
irb> user.save!

1.10. Типы, описывающие сетевые адреса

Типы inet и cidr преобразуются в Ruby IPAddr объекты. Тип macaddr преобразуется в обычный текст.

# db/migrate/20140508144913_create_devices.rb
create_table(:devices, force: true) do |t|
  t.inet 'ip'
  t.cidr 'network'
  t.macaddr 'address'
end
# app/models/device.rb
class Device < ApplicationRecord
end
irb> macbook = Device.create(ip: "192.168.1.12", network: "192.168.2.0/24", address: "32:01:16:6d:05:ef")

irb> macbook.ip
=> #<IPAddr: IPv4:192.168.1.12/255.255.255.255>

irb> macbook.network
=> #<IPAddr: IPv4:192.168.2.0/255.255.255.0>

irb> macbook.address
=> "32:01:16:6d:05:ef"

1.11. Геометрические типы

Все геометрические типы, за исключением points преобразуются в обычный текст. А тип point соответствует массиву, содержащему координаты x и y.

1.12. Интервал

Этот тип преобразуется в объекты ActiveSupport::Duration.

# db/migrate/20200120000000_create_events.rb
create_table :events do |t|
  t.interval 'duration'
end
# app/models/event.rb
class Event < ApplicationRecord
end
irb> Event.create(duration: 2.days)

irb> event = Event.first
irb> event.duration
=> 2 days

2. Первичные ключи UUID

Для генерации случайных UUIDs необходимо включить расширение pgcrypto (только PostgreSQL >= 9.4) или uuid-ossp.

# db/migrate/20131220144913_create_devices.rb
enable_extension 'pgcrypto' unless extension_enabled?('pgcrypto')
create_table :devices, id: :uuid do |t|
  t.string :kind
end
# app/models/device.rb
class Device < ApplicationRecord
end
irb> device = Device.create
irb> device.id
=> "814865cd-5a1d-4771-9306-4268f188fe9e"

Предполагается, что используется gen_random_uuid() (из uuid-pgcrypto) при отсутствии опции :default, переданной в create_table.

3. Генерируемые столбцы

Генерируемые столбцы поддерживаются, начиная с 12.0 версии PostgreSQL.

# db/migrate/20131220144913_create_users.rb
create_table :users do |t|
  t.string :name
  t.virtual :name_upcased, type: :string, as: 'upper(name)', stored: true
end

# app/models/user.rb
class User < ApplicationRecord
end

# Usage
user = User.create(name: 'John')
User.last.name_upcased # => "JOHN"

4. Отложенные внешние ключи

По умолчанию ограничения таблицы в PostgreSQL проверяются немедленно после каждого выражения. Она намеренно не разрешает создавать записи, когда связанная запись еще не находится в связанной таблице. Впрочем, эту проверку целостности возможно запустить позднее, когда подтверждаются транзакции, добавив DEFERRABLE к определению внешнего ключа. Чтобы отложить все проверки по умолчанию, можно установить DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED. Rails представляет эту особенность PostgreSQL, добавляя ключ :deferrable к опциям foreign_key в методах add_reference и add_foreign_key.

Примером этого является создание циклических зависимостей в транзакции, даже если у вас уже есть созданные внешние ключи:

add_reference :person, :alias, foreign_key: { deferrable: :deferred }
add_reference :alias, :person, foreign_key: { deferrable: :deferred }

Если ссылка была создана с помощью опции foreign_key: true, следующая транзакция упала бы при запуске первого выражения INSERT. Хотя она не упадет, когда установлена опция deferrable: :deferred.

ActiveRecord::Base.connection.transaction do
  person = Person.create(id: SecureRandom.uuid, alias_id: SecureRandom.uuid, name: "John Doe")
  Alias.create(id: person.alias_id, person_id: person.id, name: "jaydee")
end

Опции :deferrable также можно установить true или :immediate, которые приводят к одному и тому же результату. Обе опции сохраняют поведение внешних ключей по умолчанию, но позволяют вручную отложить проверки с помощью SET CONSTRAINTS ALL DEFERRED внутри транзакции. Это вызовет, что внешние ключи будут проверены при подтверждении транзакции:

ActiveRecord::Base.transaction do
  ActiveRecord::Base.connection.execute("SET CONSTRAINTS ALL DEFERRED")
  person = Person.create(alias_id: SecureRandom.uuid, name: "John Doe")
  Alias.create(id: person.alias_id, person_id: person.id, name: "jaydee")
end

По умолчанию :deferrable равен false, и ограничение всегда проверяется немедленно.

5. Полнотекстовый поиск

# db/migrate/20131220144913_create_documents.rb
create_table :documents do |t|
  t.string :title
  t.string :body
end

add_index :documents, "to_tsvector('english', title || ' ' || body)", using: :gin, name: 'documents_idx'
# app/models/document.rb
class Document < ApplicationRecord
end
# Использование
Document.create(title: "Cats and Dogs", body: "are nice!")

## Все документы совпадающие с 'cat & dog'
Document.where("to_tsvector('english', title || ' ' || body) @@ to_tsquery(?)",
                 "cat & dog")

Опционально можно хранить вектор как автоматически сгенерированный столбец (начиная с PostgreSQL 12.0):

# db/migrate/20131220144913_create_documents.rb
create_table :documents do |t|
  t.string :title
  t.string :body

  t.virtual :textsearchable_index_col,
            type: :tsvector, as: "to_tsvector('english', title || ' ' || body)", stored: true
end

add_index :documents, :textsearchable_index_col, using: :gin, name: 'documents_idx'

# Использование
Document.create(title: "Cats and Dogs", body: "are nice!")

## все документы, соответствующие 'cat & dog'
Document.where("textsearchable_index_col @@ to_tsquery(?)", "cat & dog")

6. Представление базы данных

Представим, что нам нужно работать со старой базой данных, содержащей следующую таблицу:

rails_pg_guide=# \d "TBL_ART"
                                        Table "public.TBL_ART"
   Column   |            Type             |                         Modifiers
------------+-----------------------------+------------------------------------------------------------
 INT_ID     | integer                     | not null default nextval('"TBL_ART_INT_ID_seq"'::regclass)
 STR_TITLE  | character varying           |
 STR_STAT   | character varying           | default 'draft'::character varying
 DT_PUBL_AT | timestamp without time zone |
 BL_ARCH    | boolean                     | default false
Indexes:
    "TBL_ART_pkey" PRIMARY KEY, btree ("INT_ID")

Данная таблица не соответствует общепринятым Rails соглашениям. Т.к. простые представление PostgreSQL обновляются по умолчанию, то можно обернуть их следующим образом:

# db/migrate/20131220144913_create_articles_view.rb
execute <<-SQL
CREATE VIEW articles AS
  SELECT "INT_ID" AS id,
         "STR_TITLE" AS title,
         "STR_STAT" AS status,
         "DT_PUBL_AT" AS published_at,
         "BL_ARCH" AS archived
  FROM "TBL_ART"
  WHERE "BL_ARCH" = 'f'
  SQL
# app/models/article.rb
class Article < ApplicationRecord
  self.primary_key = "id"
  def archive!
    update_attribute :archived, true
  end
end
irb> first = Article.create! title: "Winter is coming", status: "published", published_at: 1.year.ago
irb> second = Article.create! title: "Brace yourself", status: "draft", published_at: 1.month.ago

irb> Article.count
=> 2
irb> first.archive!
irb> Article.count
=> 1

Это приложение обслуживает только не архивированные Articles. Представление также допускает условия, при которых можно напрямую исключать архивные Articles.

7. Выгрузки структуры

Если ваш config.active_record.schema_format это :sql, Rails вызовет pg_dump для генерации выгрузки структуры.

Можно использовать ActiveRecord::Tasks::DatabaseTasks.structure_dump_flags для конфигурации pg_dump. Например, чтобы исключить комментарии из выгрузки структуры, добавьте следующее в инициализатор:

ActiveRecord::Tasks::DatabaseTasks.structure_dump_flags = ['--no-comments']