Основы Active Record

Это руководство является введением в Active Record.

После прочтения этого руководства, вы узнаете:

• Как Active Record вписывается в парадигму Model-View-Controller (MVC).
• Что такое паттерны Object Relational Mapping и Active Record, и как они используются в Rails.
• Как использовать модели Active Record для управления информацией, хранящейся в реляционной базе данных.
• О соглашении по именованиям схемы Active Record.
• О концепциях миграций базы данных, валидаций, колбэков и связей.

1. Что такое Active Record?

Active Record является частью M в MVC - модели - это уровень системы, отвечающий за представление данных и бизнес-логики. Active Record помогает создавать и использовать Ruby-объекты, атрибуты которых требуют постоянного хранения в базе данных.

Термин "Active Record" также относится к шаблону архитектуры программного обеспечения. Active Record в Rails является реализацией этого шаблона. Это также описание того, что иногда называется системой Object Relational Mapping. В следующих разделах объясняются эти термины.

1.1. Паттерн Active Record

Шаблон Active Record описал Martin Fowler в книге Patterns of Enterprise Application Architecture как "объект, который оборачивает строку в таблице базы данных, инкапсулирует доступ к базе данных и добавляет к этим данным доменную логику". Объекты Active Record содержат как данные, так и поведение. Классы Active Record тесно связаны со структурой записей лежащей в основе базы данных. Таким образом, пользователи могут легко читать из базы данных и записывать в нее, как вы увидите в приведенных ниже примерах.

1.2. Object Relational Mapping

Object Relational Mapping, обычно называемое ORM, - это техника, которая связывает полноценные объекты языка программирования с таблицами в реляционной системе управления базами данных (RDBMS). В случае приложения Rails это объекты Ruby. С помощью ORM атрибуты объектов Ruby, а также связи между объектами, можно легко хранить и извлекать из базы данных без непосредственного написания SQL-запросов. В целом, ORM минимизируют объем кода доступа к базе данных, который вам приходится писать.

1.3. Active Record это фреймворк ORM

Active Record позволяет нам делать следующее с помощью объектов Ruby:

• Представления моделей и их данных.
• Представления связей между моделями.
• Представления иерархий наследования с помощью связанных моделей.
• Валидации моделей до того, как они станут персистентными в базе данных.
• Выполнения операций с базой данных в объектно-ориентированном стиле.

2. Соглашения над конфигурацией в Active Record

При написании приложения с использованием других языков программирования или фреймворков часто требуется писать много конфигурационного кода. В частности, это справедливо для фреймворков ORM. Однако, если следовать соглашениям, принятым Rails, при создании моделей Active Record вам потребуется писать очень мало или совсем не писать код конфигурации.

Rails использует принцип, согласно которому если вы конфигурируете свои приложения одинаковым образом в большинстве случаев, то этот способ должен быть установлен по умолчанию. Явная конфигурация должна требоваться только в тех случаях, когда вы не можете следовать соглашениям.

Чтобы воспользоваться преимуществами соглашения над конфигурацией в Active Record, необходимо соблюдать некоторые соглашения об именах и схемах. А в случае необходимости можно переопределить соглашения об именовании.

2.1. Соглашения по именованию

Active Record использует следующее соглашение об именах для сопоставления между моделями (представленными объектами Ruby) и таблицами базы данных:

Rails будет использовать множественное число классов ваших моделей, чтобы найти соответствующую таблицу базы данных. Например, класс с именем Book сопоставляется с таблицей базы данных books. Механизмы множественного числа Rails очень мощны и способны образовывать множественное число (и единственное число) как для правильных, так и для неправильных английских слов. В этом используется метод pluralize из Active Support.

Для имен классов, состоящих из двух или более слов, имя класса модели будет следовать соглашениям Ruby об использовании UpperCamelCase. Имя таблицы базы данных в этом случае будет иметь формат snake_case. Например:

• BookClub - класс модели, единственное число, с заглавной первой буквы каждого слова.
• book_clubs - соответствующая таблица базы данных, множественное число, с разделителями подчеркивания между словами.

Вот еще несколько примеров имен классов моделей и соответствующих имен таблиц:

2.2. Соглашения схемы

Active Record также использует соглашения о именах столбцов в таблицах базы данных, зависящих от назначения этих столбцов.

• Первичные ключи - По умолчанию Active Record использует числовой столбец с именем id как первичный ключ таблицы (bigint для PostgreSQL, MySQL и MariaDB, integer для SQLite). Этот столбец будет автоматически создан при использовании миграций Active Record для создания таблиц.
• Внешние ключи - Эти поля должны именоваться по образцу singularized_table_name_id (т.е., order_id, line_item_id). Это поля, которые ищет Active Record при создании связей между вашими моделями.

Также имеются некоторые опциональные имена столбцов, добавляющие дополнительные особенности для экземпляров Active Record:

• created_at - Автоматически будут установлены текущие дата и время при изначальном создании записи.
• updated_at - Автоматически будут установлены текущие дата и время всякий раз, когда создается или обновляется запись.
• lock_version - Добавляет оптимистическую блокировку к модели.
• type - Указывает, что модель использует Single Table Inheritance.
• (association_name)_type - Хранит тип для полиморфных связей.
• (table_name)_count - Используется для кэширования количества принадлежащих по связи объектов. Например, если у класса Article несколько Comment, столбец comments_count в таблице articles закэширует количество существующих комментариев для каждой статьи.

3. Создание моделей Active Record

При генерации Rails-приложения в app/models/application_record.rb будет создан абстрактный класс ApplicationRecord. Класс ApplicationRecord наследуется от ActiveRecord::Base и именно он превращает обычный класс Ruby в модель Active Record.

ApplicationRecord является базовым классом для всех моделей Active Record в вашем приложении. Чтобы создать новую модель, просто наследуйтесь от класса ApplicationRecord, и все готово:

class Book < ApplicationRecord
end

Создастся модель Book, сопоставленная с таблицей books в базе данных, где каждый столбец таблицы сопоставляется с атрибутами класса Book. Экземпляр класса Book может представлять собой строку в таблице books. Таблица books со столбцами id, title и author может быть создана с помощью такого SQL-запроса:

CREATE TABLE books (
  id int(11) NOT NULL auto_increment,
  title varchar(255),
  author varchar(255),
  PRIMARY KEY  (id)
);

Однако в Rails это обычно делается не так. Таблицы баз данных в Rails обычно создаются с помощью миграций Active Record, а не с помощью чистого SQL. Миграцию для таблицы books, описанной выше, можно создать следующим образом:

$ bin/rails generate migration CreateBooks title:string author:string

что приведет к этому:

# Примечание:
# Столбец `id`, в качестве первичного ключа, по соглашению создается автоматически.
# Столбцы `created_at` и `updated_at` добавляются `t.timestamps`.

# db/migrate/20240220143807_create_books.rb
class CreateBooks < ActiveRecord::Migration
  def change
    create_table :books do |t|
      t.string :title
      t.string :author

      t.timestamps
    end
  end
end

Эта миграция создает столбцы id, title, author, created_at и updated_at. Каждая строка этой таблицы может быть представлена экземпляром класса Book с теми же атрибутами: id, title, author, created_at и updated_at. Вы можете получить доступ к атрибутам книги следующим образом:

irb> book = Book.new
=> #<Book:0x00007fbdf5e9a038 id: nil, title: nil, author: nil, created_at: nil, updated_at: nil>

irb> book.title = "The Hobbit"
=> "The Hobbit"
irb> book.title
=> "The Hobbit"

3.1. Создание моделей в пространстве имен

По умолчанию модели Active Record размещаются в директории app/models. Однако вы можете захотеть организовать свои модели, разместив похожие модели в отдельной папке и пространстве имен. Например, файлы order.rb и review.rb можно разместить в app/models/books с именами классов Book::Order и Book::Review соответственно. Active Record позволяет создавать модели в пространстве имен.

Если модуль Book еще не существует, команда generate создаст все следующим образом:

$ bin/rails generate model Book::Order
      invoke  active_record
      create    db/migrate/20240306194227_create_book_orders.rb
      create    app/models/book/order.rb
      create    app/models/book.rb
      invoke    test_unit
      create      test/models/book/order_test.rb
      create      test/fixtures/book/orders.yml

Если модуль Book уже существует, вам будет предложено разрешить конфликт:

$ bin/rails generate model Book::Order
      invoke  active_record
      create    db/migrate/20240305140356_create_book_orders.rb
      create    app/models/book/order.rb
    conflict    app/models/book.rb
  Overwrite /Users/bhumi/Code/rails_guides/app/models/book.rb? (enter "h" for help) [Ynaqdhm]

После успешного создания модели в пространстве имен классы Book и Order будут выглядеть следующим образом:

# app/models/book.rb
module Book
  def self.table_name_prefix
    "book_"
  end
end

# app/models/book/order.rb
class Book::Order < ApplicationRecord
end

Установка опции table_name_prefix в Book позволит назвать таблицу базы данных для модели Order как book_orders, вместо просто orders.

Другая возможность - у вас уже есть модель Book, которую вы хотите оставить в app/models. В этом случае вы можете выбрать n, чтобы не перезаписывать book.rb во время команды generate.

Это позволит использовать таблицу с пространством имен для класса Book::Order даже без необходимости использования table_name_prefix.

# app/models/book.rb
class Book < ApplicationRecord
  # существующий код
end

Book::Order.table_name
# => "book_orders"

4. Переопределение соглашений об именовании

Но что, если вы следуете другому соглашению по именованию или используете новое приложение Rails со старой базой данных? Не проблема, можно просто переопределить соглашения по умолчанию.

Так как ApplicationRecord наследуется от ActiveRecord::Base, модели вашего приложения будут иметь ряд полезных методов. Например, вы можете использовать метод ActiveRecord::Base.table_name= для настройки имени таблицы, которая должна использоваться:

class Book < ApplicationRecord
  self.table_name = "my_books"
end

Если вы сделаете это, вам придется вручную определить имя класса, в котором размещены фикстуры (my_books.yml), используя метод set_fixture_class в вашем определении теста.

# test/models/book_test.rb
class BookTest < ActiveSupport::TestCase
  set_fixture_class my_books: Book
  fixtures :my_books
  # ...
end

Также возможно переопределить столбец, который должен быть использован как первичный ключ таблицы, с помощью метода ActiveRecord::Base.primary_key=:

class Book < ApplicationRecord
  self.primary_key = "book_id"
end

5. CRUD: Чтение и запись данных

CRUD это сокращение для четырех глаголов, используемых для описания операций с данными: Create (создать), Read (прочесть), Update (обновить) и Delete (удалить). Active Record автоматически создает методы, позволяющие читать и воздействовать на данные, хранимые в своих таблицах.

Active Record позволяет легко выполнять CRUD-операции с помощью этих высокоуровневых методов, которые абстрагируют детали доступа к базе данных. Обратите внимание, что все эти удобные методы приводят к выполнению SQL-запросов к базе данных.

В приведенных ниже примерах показано несколько методов CRUD, а также полученные SQL-запросы.

5.1. Создание

Объекты Active Record могут быть созданы из хэша, блока или из вручную указанных после создания атрибутов. Метод new возвратит новый несохраненный объект, в то время как create сохранит объект в базе данных и возвратит его.

Например, для модели Book с атрибутами title и author вызов метода create создаст объект и сохранит новую запись в базе данных:

book = Book.create(title: "The Lord of the Rings", author: "J.R.R. Tolkien")

# Имейте в виду, что `id` присваивается автоматически, когда запись фиксируется в базе данных.
book.inspect
# => "#<Book id: 106, title: \"The Lord of the Rings\", author: \"J.R.R. Tolkien\", created_at: \"2024-03-04 19:15:58.033967000 +0000\", updated_at: \"2024-03-04 19:15:58.033967000 +0000\">"

В то время как метод new создаст экземпляр объекта не сохраняя его в базе данных:

book = Book.new
book.title = "The Hobbit"
book.author = "J.R.R. Tolkien"

# Имейте в виду, что для этого объекта `id` не установлен.
book.inspect
# => "#<Book id: nil, title: \"The Hobbit\", author: \"J.R.R. Tolkien\", created_at: nil, updated_at: nil>"

# Вышеупомянутая book` еще не сохранена в базе данных.

book.save
book.id # => 107

# Теперь запись `book` зафиксирована в базе данных и имеет `id`.

Наконец, если предоставлен блок и create, и new передадут новый объект в этот блок для инициализации, при этом только create сохраняет результирующий объект в базе данных:

book = Book.new do |b|
  b.title = "Metaprogramming Ruby 2"
  b.author = "Paolo Perrotta"
end

book.save

В результате выполнения обоих методов book.save и Book.create SQL-запрос будет выглядеть примерно так:

/* Имейте в виду, что `created_at` и `updated_at` устанавливаются автоматически. */

INSERT INTO "books" ("title", "author", "created_at", "updated_at") VALUES (?, ?, ?, ?) RETURNING "id"  [["title", "Metaprogramming Ruby 2"], ["author", "Paolo Perrotta"], ["created_at", "2024-02-22 20:01:18.469952"], ["updated_at", "2024-02-22 20:01:18.469952"]]

5.2. Чтение

Active Record предоставляет богатый API для доступа к данным в базе данных. Вы можете выполнять запросы к отдельной записи или нескольким записям, фильтровать их по любому атрибуту, упорядочивать, группировать, выбирать определенные поля и делать все, что можно сделать с помощью SQL.

# возвратит коллекцию со всеми книгами.
books = Book.all

# Возвратит отдельную книгу.
first_book = Book.first
last_book = Book.last
book = Book.take

Вышесказанное приводит к следующему SQL-запросу:

-- Book.all
SELECT "books".* FROM "books"

-- Book.first
SELECT "books".* FROM "books" ORDER BY "books"."id" ASC LIMIT ?  [["LIMIT", 1]]

-- Book.last
SELECT "books".* FROM "books" ORDER BY "books"."id" DESC LIMIT ?  [["LIMIT", 1]]

-- Book.take
SELECT "books".* FROM "books" LIMIT ?  [["LIMIT", 1]]

Мы также можем находить конкретные книги с помощью find_by и where. В то время как find_by возвращает одну запись, where возвращает список записей:

# Возвращает первую книгу с указанным названием или `nil`, если книга не найдена.
book = Book.find_by(title: "Metaprogramming Ruby 2")

# Альтернатива Book.find_by(id: 42). Выбросит исключение, если книга не найдена.
book = Book.find(42)

Вышесказанное приводит к следующему SQL-запросу:

SELECT "books".* FROM "books" WHERE "books"."author" = ? LIMIT ?  [["author", "J.R.R. Tolkien"], ["LIMIT", 1]]

SELECT "books".* FROM "books" WHERE "books"."id" = ? LIMIT ?  [["id", 42], ["LIMIT", 1]]

# Находит все книги данного автора, отсортированные по дате создания в обратном хронологическом порядке.
Book.where(author: "Douglas Adams").order(created_at: :desc)

приводит к следующему SQL-запросу:

SELECT "books".* FROM "books" WHERE "books"."author" = ? ORDER BY "books"."created_at" DESC [["author", "Douglas Adams"]]

Существует множество других методов Active Record для чтения и запроса записей. Подробнее о них вы можете узнать в руководстве по запросам Active Record.

5.3. Обновление

Как только объект Active Record будет получен, его атрибуты могут быть модифицированы, и он может быть сохранен в базу данных.

book = Book.find_by(title: "The Lord of the Rings")
book.title = "The Lord of the Rings: The Fellowship of the Ring"
book.save

Сокращенным вариантом для этого является использование хэша с атрибутами, связанными с желаемыми значениями, таким образом:

book = Book.find_by(title: "The Lord of the Rings")
book.update(title: "The Lord of the Rings: The Fellowship of the Ring")

update приводит к следующему SQL-запросу:

/* Имейте в виду, что `updated_at` обновляется автоматически. */

 UPDATE "books" SET "title" = ?, "updated_at" = ? WHERE "books"."id" = ?  [["title", "The Lord of the Rings: The Fellowship of the Ring"], ["updated_at", "2024-02-22 20:51:13.487064"], ["id", 104]]

Это полезно, когда нужно обновить несколько атрибутов одновременно. Подобно create, использование update зафиксирует обновленные записи в базе данных.

Если необходимо обновить несколько записей за раз без колбэков и валидаций, можно обновить базу данных напрямую с помощью update_all:

Book.update_all(status: "already own")

5.4. Удаление

Более того, после получения, объект Active Record может быть уничтожен, что уберет его из базы данных.

book = Book.find_by(title: "The Lord of the Rings")
book.destroy

destroy приводит к следующему SQL-запросу:

DELETE FROM "books" WHERE "books"."id" = ?  [["id", 104]]

Если необходимо удалить сразу несколько записей, можно использовать методы destroy_by или destroy_all:

# Найти и удалить все книги Douglas Adams.
Book.destroy_by(author: "Douglas Adams")

# Удалить все книги.
Book.destroy_all

6. Валидации

Active Record позволяет проверять состояние модели до того, как она будет записана в базу данных. Имеются различные методы для различных типов валидаций. Например, можно проверить, чтобы значение атрибута не было пустым, было уникальным, отсутствовало в базе данных, соответствовало определенному формату и многое другое.

Методы save, create и update выполняют валидацию модели перед ее сохранением в базе данных. Если модель невалидна, эти методы возвращают false, и никаких операций с базой данных не выполняется. У всех этих методов есть более строгие аналоги с восклицательным знаком (то есть save!, create! и update!), которые при неудачной валидации вызывают исключение ActiveRecord::RecordInvalid. Быстрый пример для иллюстрации:

class User < ApplicationRecord
  validates :name, presence: true
end

irb> user = User.new
irb> user.save
=> false
irb> user.save!
ActiveRecord::RecordInvalid: Validation failed: Name can't be blank

Подробнее о валидациях можно прочитать в руководстве Валидации Active Record.

7. Колбэки

Колбэки Active Record разрешают присоединить код к определенным событиям в жизненном цикле ваших моделей. Это позволяет добавить поведение модели, выполнив код, когда эти события произойдут, например, когда вы создадите новую запись, обновите её, удалите её и так далее.

class User < ApplicationRecord
  after_create :log_new_user

  private
    def log_new_user
      puts "A new user was registered"
    end
end

irb> @user = User.create
A new user was registered

Подробнее о колбэках можно прочитать в руководстве Колбэки Active Record.

8. Миграции

Rails предоставляет удобный способ управления схемой базы данных с помощью миграций. Миграции пишутся на специальном языке предметной области и хранятся в файлах, которые выполняются для любой базы данных, поддерживаемой Active Record.

Вот миграция, которая создает новую таблицу под названием publications:

class CreatePublications < ActiveRecord::Migration[7.2]
  def change
    create_table :publications do |t|
      t.string :title
      t.text :description
      t.references :publication_type
      t.references :publisher, polymorphic: true
      t.boolean :single_issue

      t.timestamps
    end
  end
end

Имейте в виду, что приведенный выше код не зависит от конкретной базы данных: он будет работать в MySQL, MariaDB, PostgreSQL, SQLite и других.

Rails отслеживает, какие миграции были внедрены в базу данных, и хранит их в соседней таблице той же самой базы данных под названием schema_migrations.

Для запуска миграции и создания таблицы выполните команду bin/rails db:migrate, а для отката и удаления таблицы - bin/rails db:rollback.

Подробнее о миграциях вы можете узнать в руководстве Active Record Migrations: Active Record Migrations guide: active_record_migrations.html.

Подробнее о миграциях можно прочитать в руководстве по миграциям Active Record

9. Связи

Связи Active Record позволяют вам определять взаимосвязи между моделями. Связи могут использоваться для описания отношений один-к-одному, один-ко-многим и многие-ко-многим. Например, отношение "У автора много книг" можно определить следующим образом:

class Author < ApplicationRecord
  has_many :books
end

Теперь класс Author обладает методами для добавления и удаления книг у автора, а также многим другим.

Подробнее о связях можно прочитать в руководстве по связям Active Record.