Swift 模型绑定

模型绑定（Object-relational Mapping，简称 ORM），通过对 Swift 类或结构进行绑定，形成类或结构 - 表模型、类或结构对象 - 表的映射关系，从而达到通过对象直接操作数据库的目的。

WCDB Swift 的模型绑定分为五个部分：

字段映射
字段约束
索引
表约束
虚拟表映射

这其中大部分是格式化的模版代码，我们在最后介绍文件模版和代码提示模版，以简化模型绑定的操作。

字段映射

WCDB Swift 的字段映射基于 Swift 4.0 的 Codable 协议实现。以下是一个字段映射的示例代码：

class Sample: TableCodable {
    var identifier: Int? = nil
    var description: String? = nil
    var offset: Int = 0
    var debugDescription: String? = nil
        
    enum CodingKeys: String, CodingTableKey {
        typealias Root = Sample
        static let objectRelationalMapping = TableBinding(CodingKeys.self)
        case identifier = "id"
        case description
        case offset = "db_offset"
    }
}

在类内定义 CodingKeys 的枚举类，并遵循 String 和 CodingTableKey。
枚举列举每一个需要定义的字段。
对于变量名与表的字段名不一样的情况，可以使用别名进行映射，如 case identifier = "id"
对于不需要写入数据库的字段，则不需要在 CodingKeys 内定义，如 debugDescription
对于变量名与 SQLite 的保留关键字冲突的字段，同样可以使用别名进行映射，如 offset 是 SQLite 的关键字。

与 Swift 的 Codable 协议不同的是，即便是所有字段都需要绑定，这里也必须列举每一个需要绑定的字段。因为 CodingKeys 除了用于模型绑定，还将用于语言集成查询，我们会在后面章节中介绍。

字段映射定义完成后，调用 create(table:of:) 接口即可根据这个定义创建表。

// 以下代码等效于 SQL：CREATE TABLE IF NOT EXISTS sampleTable(id INTEGER, description TEXT, db_offset INTEGER)
try database.create(table: "sampleTable", of: Sample.self)

字段映射的类型

并非所有类型的变量都支持被绑定为字段。WCDB Swift 内建了常用类型的支持，包括：

数据库中的类型	类型
32 位整型	`Bool`, `Int`, `Int8`, `Int16`, `Int32`, `UInt`, `UInt8`, `UInt16`, `UInt32`
64 位整型	`Int64`, `UInt64`, `Date`
浮点型	`Float`, `Double`
字符串类型	`String`, `URL`
二进制类型	`Data`, `Array`, `Dictionary`, `Set`

其中 Date 以时间戳的形式存储, Array、Dictionary、Set 以 JSON 的形式存储。

对于没有内建支持的类型，开发者可以手动为其添加支持。我们将在自定义字段映射类型一章进一步介绍。

字段约束

字段约束是 TableEncodable 的一个可选函数，可根据需求选择实现或不实现。它用于定于针对单个字段的约束，如主键约束、非空约束、唯一约束、默认值等。

以下是一个字段约束的示例代码：

class Sample: TableCodable {
    var identifier: Int? = nil
    var description: String? = nil
        
    enum CodingKeys: String, CodingTableKey {
        typealias Root = Sample
        static let objectRelationalMapping = TableBinding(CodingKeys.self)
        case identifier
        case description

        static var columnConstraintBindings: [CodingKeys: ColumnConstraintBinding]? {
            return [
                identifier: ColumnConstraintBinding(isPrimary: true),
                description: ColumnConstraintBinding(isNotNull: true, defaultTo: "defaultDescription"),
            ]
        }
    }

    var isAutoIncrement: Bool = false
    var lastInsertedRowID: Int64 = 0
}

字段约束通过 CodingKeys 到字段约束的字典实现，定义每个 CodingKeys 对应的约束。

ColumnConstraintBinding 初始化函数的声明如下：

ColumnConstraintBinding(
    isPrimary: Bool = false, // 该字段是否为主键。只有整型数据可以定义主键，且字段约束中只能同时存在一个主键
    orderBy term: OrderTerm? = nil, // 当该字段是主键时，存储顺序是升序还是降序
    isAutoIncrement: Bool = false, // 当该字段是主键时，其是否支持自增
    onConflict conflict: Conflict? = nil, // 当该字段是主键时，若产生冲突，应如何处理
    isNotNull: Bool = false, // 该字段是否可以为空
    isUnique: Bool = false, // 该字段是否可以具有唯一性
    defaultTo defaultValue: ColumnDef.DefaultType? = nil // 该字段在数据库内使用什么默认值
)

以上约束按需进行定义或者不定义即可。定义完成后，同样调用 create(table:of:) 接口即可根据这个定义创建表。

// 以下代码等效于 SQL：CREATE TABLE IF NOT EXISTS sampleTable(identifier INTEGER PRIMARY KEY, description TEXT NOT NULL DEFAULT 'defaultDescription')
try database.create(table: "sampleTable", of: Sample.self)

自增属性

定义了 isPrimary: 的字段，支持以自增的方式进行插入数据。但仍可以通过非自增的方式插入数据。

当需要进行自增插入时，对象需设置 isAutoIncrement 参数为 true，则数据库会使用已有数据中最大的值+1 作为主键的值。

let autoIncrementObject = Sample()
autoIncrementObject.isAutoIncrement = true

// 插入自增数据
try database.insert(objects: autoIncrementObject, intoTable: "sampleTable")
print(autoIncrementObject.lastInsertedRowID) // 输出 1

// 再次插入自增数据
try database.insert(objects: autoIncrementObject, intoTable: "sampleTable")
print(autoIncrementObject.lastInsertedRowID) // 输出 2

// 插入非自增的指定数据
let specificObject = Sample()
specificObject.identifier = 10
try database.insert(objects: specificObject, intoTable: "sampleTable")

若类只会使用自增的方式插入，而不需要指定值的方式插入，可以在定义时直接设置 isAutoIncrement 为 true。如：var isAutoIncrement: Bool { return true }

索引

索引是 TableEncodable 的一个可选函数，可根据需求选择实现或不实现。它用于定于针对单个或多个字段的索引，索引后的数据在能有更高的查询效率。

以下是一个定义索引的示例代码：

class Sample: TableCodable {
    var identifier: Int? = nil
    var description: String? = nil
    var multiIndexPart1: Int = 0
    var multiIndexPart2: Int = 0
        
    enum CodingKeys: String, CodingTableKey {
        typealias Root = Sample
        static let objectRelationalMapping = TableBinding(CodingKeys.self)
        case identifier
        case description
        case multiIndexPart1
        case multiIndexPart2

        static var indexBindings: [IndexBinding.Subfix: IndexBinding]? {
            return [
                "_uniqueIndex": IndexBinding(isUnique: true, indexesBy: identifier),
                "_descendingIndex": IndexBinding(indexesBy: description.asIndex(orderBy: .descending)),
                "_multiIndex": IndexBinding(indexesBy: multiIndexPart1, multiIndexPart2.asIndex(orderBy: .ascending))
            ]
        }
    }
}

索引通过索引后缀与索引绑定的映射实现。

对于需要特别指明索引存储顺序的字段，可以通过 asIndex(orderBy:) 函数指定，如 description.asIndex(orderBy: .descending)。
对于具有唯一性的索引，可以通过 isUnique: 参数指定，如 IndexBinding(isUnique: true, indexesBy: identifier)。
对于由多个字段组成的联合索引，可以通过 indexesBy: 进行制定，如 (indexesBy: multiIndexPart1, multiIndexPart2.asIndex(orderBy: .ascending))

完整的索引名为表名+索引后缀，如：表 "sampleTable" 的索引分别为 "sampleTable_uniqueIndex"、"sampleTable_descendingIndex" 和 "sampleTable_multiIndex"。

索引定义完成后，同样调用 create(table:of:) 接口即可根据这个定义创建表。

// 以下代码等效于 SQL：
// CREATE TABLE IF NOT EXISTS sampleTable(identifier INTEGER, description TEXT, multiIndexPart1 INTEGER, multiIndexPart2 INTEGER)
// CREATE UNIQUE INDEX IF NOT EXISTS sampleTable_uniqueIndex on sampleTable(identifier)
// CREATE INDEX IF NOT EXISTS sampleTable_descendingIndex on sampleTable(description DESC)
// CREATE INDEX IF NOT EXISTS sampleTable_multiIndex on sampleTable(multiIndexPart1, multiIndexPart2 ASC)
try database.create(table: "sampleTable", of: Sample.self)

表约束

表约束是 TableEncodable 的一个可选函数，可根据需求选择实现或不实现。它用于定于针对多个字段或表本身的约束。

以下是一个表约束的示例代码：

class Sample: TableCodable {
    var identifier: Int? = nil
    var multiPrimaryKeyPart1: Int = 0
    var multiPrimaryKeyPart2: Int = 0
    var multiUniquePart1: Int = 0
    var multiUniquePart2: Int = 0
        
    enum CodingKeys: String, CodingTableKey {
        typealias Root = Sample
        static let objectRelationalMapping = TableBinding(CodingKeys.self)
        case identifier
        case multiPrimaryKeyPart1
        case multiPrimaryKeyPart2
        case multiUniquePart1
        case multiUniquePart2

        static var tableConstraintBindings: [TableConstraintBinding.Name: TableConstraintBinding]? {
            let multiPrimaryBinding =
                MultiPrimaryBinding(indexesBy: multiPrimaryKeyPart1.asIndex(orderBy: .descending), multiPrimaryKeyPart2)
            let multiUniqueBinding =
                MultiUniqueBinding(indexesBy: multiUniquePart1, multiUniquePart2.asIndex(orderBy: .ascending))
            return [
                "MultiPrimaryConstraint": multiPrimaryBinding,
                "MultiUniqueConstraint": multiUniqueBinding
            ]
        }
    }
}

表约束通过约束名到表约束的映射实现。包含：

MultiPrimaryBinding: 联合主键约束
MultiUniqueBinding: 联合唯一约束
CheckBinding: 检查约束
ForeignKeyBinding: 外键约束

约束的定义方式与索引类似。定义完成后，同样调用 create(table:of:) 接口即可根据这个定义创建表。

// 以下代码等效于 SQL：
//  CREATE TABLE IF NOT EXISTS sampleTable(
//      identifier INTEGER, 
//      multiPrimaryKeyPart1 INTEGER, 
//      multiPrimaryKeyPart2 INTEGER, 
//      multiUniquePart1 INTEGER, 
//      multiUniquePart1 INTEGER,
//      CONSTRAINT MultiPrimaryConstraint PRIMARY KEY(multiPrimaryKeyPart1 DESC, multiPrimaryKeyPart2),
//      CONSTRAINT MultiUniqueConstraint UNIQUE(multiUniquePart1, multiUniquePart2 ASC)
//  )
try database.create(table: "sampleTable", of: Sample.self)

虚拟表映射

虚拟表映射是 TableEncodable 的一个可选函数，可根据需求选择实现或不实现。它用于定于虚拟表以进行全文搜索等特性。

普通表不需要用到虚拟表映射，因此这里暂且按下不表，我们会在全文搜索一章中进行介绍。

数据库升级

在开发过程中，经过多个版本的迭代后，经常会出现数据库字段升级的情况，如增加新字段、删除或重命名旧字段、新增索引等等。对于 SQLite 本身，其并不支持对字段的删除和重命名。新增加字段则需要考虑不同版本升级等情况。而这个问题通过模型绑定可以很好的解决。

纵观上述字段映射、字段约束、索引和表约束等四个部分，都是通过调用 create(table:of:) 接口使其生效的。实际上，该接口会将模型绑定的定义与表本身的结构联系起来，并进行更新。

对于字段映射：

表已存在但模型绑定中未定义的字段，会被忽略。这可以用于删除字段。
表不存在但模型绑定中有定义的字段，会被新增到表中。这可以用于新增字段。
对于需要重命名的字段，可以通过别名的方式重新映射。

忽略字段并不会删除字段。对于该字段旧内容，会持续存在在表中，因此文件不会因此变小。实际上，数据库作为持续增长的二进制文件，只有将其数据导出生成另一个新的数据库，才有可能回收这个字段占用的空间。对于新插入的数据，该字段内容为空，不会对性能产生可见的影响。

对于索引，不存在的索引会被新增到数据库中。

对于数据库已存在但模型绑定中未定义的索引，create(table:of:) 接口不会自动将其删除。如果需要删除，开发者需要调用 drop(index:) 接口。

以下是数据库升级的一个例子：

在第一个版本中，Sample 的模型绑定定义如下，并在数据库创建了以之对应的表 sampleTable。

class Sample: TableCodable {
    var identifier: Int? = nil
    var description: String? = nil
    var createDate: Date? = nil
    
    enum CodingKeys: String, CodingTableKey {
        typealias Root = Sample
        static let objectRelationalMapping = TableBinding(CodingKeys.self)
        case identifier
        case description
        case createDate
    }
}

try database.create(table: "sampleTable", of: Sample.self)

到了第二个版本，sampleTable 表进行了升级。

class Sample: TableCodable {
    var identifier: Int? = nil
    var content: String? = nil
    var title: String? = nil
    
    enum CodingKeys: String, CodingTableKey {
        typealias Root = Sample
        static let objectRelationalMapping = TableBinding(CodingKeys.self)
        case identifier
        case content = "description"
        case title
    }
    static var indexBindings: [IndexBinding.Subfix: IndexBinding]? {
        return [
            "_index": IndexBinding(indexesBy: title)
        ]
    }
}

try database.create(table: "sampleTable", of: Sample.self)

可以看到，通过修改模型绑定，并再次调用 create(table:of:)

description 字段通过别名的特性，被重命名为了 content。
已删除的 createDate 字段会被忽略。
对于新增的 title 会被添加到表中。

文件与代码模版

模型绑定的大部分都是格式固定的代码，因此，WCDB Swift 提供了文件模版和代码模版两种方式，以简化模型绑定操作。文件和代码模版都在源代码的 tools/templates 目录下，链入 WCDB Swift 时会自动安装。

文件模版

文件模版安装完成后，在 Xcode 的菜单 File -> New -> File... 中创建新文件，选择 TableCodable。在弹出的菜单中输入文件名，并选择 Language 为 Swift 即可。 TableCodableXctemplate

代码模版

在代码文件中的任意位置，输入 TableCodableClass 后选择代码模版即可。 TableCodableSnippet

文件和代码模版都是以 class 作为例子的，实际上 struct 甚至 enum 都可以进行模型绑定的。

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