Funq

Сейчас стандартом языка запросов к реляционным базам данных является SQL — громоздкий, некрасивый и тяжёлый язык. SQL — декларативный язык, но он не оперирует сущностями каких-то явных типов, а синтаксис команд очень жёсткий, то есть, негибкий. Например, чтобы автоматически наложить на уже созданный запрос какое-то ограничение, нужно сначала понять, в какое место и в каком виде его добавлять, а способа адекватно и надёжно сделать это без синтаксического анализа запроса не существует.

Таким образом, было бы неплохо создать не SQL-подобный язык запросов, который был бы к тому же элегантен и удобен для использования в клиентских приложениях. Например, можно максимально приблизить формирование запросов к заданию выражения над таблицами, как алгебраическими объектами, с использованием различных операций реляционного исчисления — JOIN-ов, ограничений, проекций и т.д, а также других нереляционных преобразований — они необходимы потому, что возможностей построения запросов разработчики различных СУБД создали великое множество, а на замену SQL годится по меньшей мере равномощный ему язык. Сразу оговоримся, что основные проблемы написания запросов к базам данных связаны с запросами выборки. Запросы удаления/обновления часто используют базу просто как хеш-таблицу, а запросы вставки и DDL-запросы просто имеют достаточно бедный синтаксис. Их также нужно реализовать, как часть языка запросов, но основной интерес представляют запросы выборки. Ими-то мы в первую очередь и займёмся.

Например, рассмотрим вот такой SQL-запрос. Можно заметить, что это не чистый SQL — здесь ещё присутствуют подстановки имён таблиц из хеша $t и имён полей $child и $parent.

SELECT t0.*, (t3.`$parent` IS NULL) AS `_direct`
FROM `$t->{album2album}` AS t1
INNER JOIN `$t->{albums}` AS t0 ON t0.`id`=t1.`$child` AND $t0_where
LEFT JOIN (`$t->{album2album}` AS t3
INNER JOIN `$t->{album2album}` AS t4)
ON t3.`pid`=? AND t4.`pid`=? AND t3.`$parent`=t1.`$parent`
AND t3.`$child`=t4.`$parent` AND t4.`$child`=t1.`$child`
WHERE t1.`$parent`=? AND t1.`pid`=?
GROUP BY t0.`id`
HAVING `_direct`=1
ORDER BY t0.`ord` DESC, t0.`name`
LIMIT ?, ?

А теперь попробуем представить, как этот запрос должен был бы выглядеть на языке Funq:

(album2album as t1)
.where (t1.?parent=? and t1.pid=?pid)
.join ((albums as t0).where(t0.id=t1.?child and t0.?t0where))
.join[left] ((album2album as t3).where(t3.?parent=t1.?parent and t3.pid=?pid))
.join ((album2album as t4).where(t4.?parent=t3.?child and t4.?child=t1.?child and t4.pid=?pid))
.select (t0.*, (t3.?parent is null) as t1._direct)
.hint[calc-found-rows]
.group (t0.id)
.where (t1._direct=1)
.order (t0.ord desc, t0.name)
.limit (?offset, ?limit)

Заметно две основных идеи: во-первых, логически после применения каждого преобразования .something() к отношению мы снова получаем отношение, имеющее все те же самые методы; и во-вторых, язык должен уметь интерполировать различные конструкции в различные места запросов.

Вообще-то, внезапно можно осознать, что relation.something().something().something() — функциональный стиль программирования, а точнее, что это очень похоже на Fluent Interfaces. Собственно, они и сами являются пародией на ФП, хотя и довольно жалкой.

Кроме того, можно вспомнить язык LINQ (Language INtegrated Query) от Microsoft. Если в LINQ пользоваться только объектным стилем задания запроса, то LINQ тоже станет похож на Funq. Другое дело, что на практике делать именно так в LINQ практически невозможно и в любом случае неудобно. Важно также, что и цель у создателей LINQ изначально была другая — встроить язык запросов в .NET с помощью обычных его средств и научить языки .NET работать через одни и те же классы и интерфейсы с базами данных, XML-файлами, да и вообще любыми источниками данных, вплоть до обычных массивов.

А ещё, раз уж мы вспомнили про LINQ, можно сразу заметить, что описанная идея позволяет легко реализовать «язык запросов» на объектном интерфейсе в родном синтаксисе многих языков программирования. Конкретно автора (меня — VitaliyFilippov 13:00, 13 июля 2009 (UTC)) интересует язык Perl, он-то и будет рассмотрен в данной статье.

Нужно отметить, что формирование запроса в родном синтаксисе языка имеет и недостаток — затруднение кэширования скомпилированных запросов. Из-за этого может пострадать производительность; однако, если объекты запросов кэшируются самим приложением, этого не произойдёт. Этот недостаток говорит нам о том, что имеет смысл реализовать одновременно и объектный подход к формированию запроса, и просто трансляцию из Funq-кода.

Другие нужные фичи

• Автоматическая трансляция имён таблиц, и вообще запросов к таблицам. Это значит, что всегда можно переопределить

  $dbh->query("some_table")

  так, что на самом деле этот конструктор будет возвращать не новый, девственно чистый, объект запроса к таблице some_table, а некоторый другой объект запроса — с заданными дополнительными ограничениями, к другой таблице, или вообще результат сложного запроса (хотя так делать, наверное, не надо). То есть, по сути, «программные представления».
• Именованные параметры (placeholder’ы) — задаются как ?name — и автоматическое определение имени из контекста в простых выражениях. Например, параметр из условия config=? будет, очевидно, называться config, если только уже не задан другой параметр с таким именем. Кроме того, один и тот же явно именованный параметр можно использовать в различных местах выражения и даже в разных операторах в процессе формирования запроса.
• Персонализация условий заданием имени таблицы (или имён таблиц) — к примеру, если в запросе записано условие exif.?placeholder, а значение placeholder-а равняется .file=? and .config=?, то в запрос будет подставлено преобразованное условие exif.file=? and exif.config=?. Если аналогично требуется сделать для нескольких таблиц (ситуация редкая), синтаксис усложняется — теперь условие в запросе, например, может звучать как [exif, configs].?placeholder, а в placeholder-е, например, как _1.file=? and _1.config=_2.id. При этом _1 будет заменено на имя первой таблицы, _2 — на имя второй, и так далее.
• Наличие хинта (подсказки) для последовательного выполнения подзапросов, то есть выполнения сначала внутреннего запроса, а потом внешнего.
• Автоматическое кэширование компилируемых из Funq-кода (то есть **не** формируемых объектно) запросов. Кэширование детализированных условиями и порядками сортировки/группировки запросов. Следует отметить, что если в процессе выполнения появляется слишком много (неограниченное относительно вариации входных данных количество) детализированных условиями и порядками запросов, значит, что-то //«Defective By Design»//, а точнее, кто-то забыл про placeholder’ы…
• Автоматическая проверка соединения, переподключение к БД и пересоздание кэшированных SQL-объектов запроса в случае необходимости.
• Поддержка разделения соединённых отношений на отдельные хеши в результатах запроса.
• Поддержка различных диалектов языка SQL.
• Поддержка возможности тихо игнорировать заданные при вставках/обновлениях несуществующие поля.

На данный момент из запланированных идей реализованы (обзор исходных кодов):

• Собственно работающий компилятор запросов ;) начал с MySQL. Компилятор с полной поддержкой синтаксиса SELECT, с корректной оптимизацией / добавлением подзапросов, разрешением спорных ситуаций по семантике, поддержкой хинтов типа CALC_FOUND_ROWS, SQL_CACHE и т. п., заменой имён таблиц и прочими;
• Связывание именованных параметров (?name) со скалярами, с массивами или массивами массивов значений, с выражениями или подзапросами;
• Корректное кэширование всех артефактов трансляции, чтобы не мучаться этим постоянно;
• «Аппликация» имён таблиц к выражениям (замена `_` на имя нужной таблицы при подстановке выражения вместо `table`.?expression;
• Автоматическое контекстное именование параметров, если имя не указано;
• Возможность разделения каждой строки на несколько хешей, чтобы выбирать отдельные строки одновременно из нескольких таблиц;
• Удобные функции получения результатов запросов (в основном аналогично DBI): успешность выполнения / массив хешей / массив разделённых хешей / массив массивов / хеш хешей / одна строка / одно значение. Или ручками — тоже можно.
• Разделение функционала на «ядро» и «драйверы»;
• Выбран способ передачи доп. информации типа SELECT FOUND_ROWS();
• Поддержка запросов вставки/обновления/удаления.

Чего пока нет:

• Автоматической генерации алиасов например для подзапросов, если они не задаются явно;
• Поддержки подстановки хешей в текст запроса (например в виде field=value AND field=value);
• Возможности программного последовательного выполнения подзапросов — сначала внутреннего, а потом внешнего, с программной передачей результата первого во второй (в MySQL бывают ситуации когда это ускоряет запрос В РАЗЫ);
• Нет ORM’а, и даже не обдуман. А возможно, стоит. А возможно, и не стоит.

Объектное формирование запросов

Вот, например, запрос из начала статьи на Perl:

$query = $dbh
->query(album2album => "t1")->where("t1.parent=? and t1.pid=?pid")
->join($dbh->query(albums => "t0")->where("t0.id=t1.child and t0.?t0where"))
->leftjoin($dbh->query(album2album => "t3")->where("t3.parent=t1.parent and t3.pid=?pid"))
->join($dbh->query(album2album => "t4")->where("t4.parent=t3.child and t4.child=t1.child and t4.pid=?pid"))
->select("t0.*", "(t3.parent is null) as t1._direct")
->hint({calc-found-rows => 1})
->group("t0.id")
->where("t1._direct=1")
->order("t0.ord desc, t0.name")
->limit("?offset", "?limit")

Вот пример его выполнения:

$rows = $query->hasharray({
    parent  => $parent,
    pid     => $pid,
    t0where => "config=?config",
    config  => 1,
    offset  => 0,
    limit   => 20,
});

А вот он же, но с вызовами join у объекта запроса, а не у $dbh:

$dbh->query(album2album => "t1")->where("t1.parent=? and t1.pid=?pid")
->join($dbh->query(albums => "t0")->where("t0.id=t1.child and t0.?t0where"))
->join(left => $dbh->query(album2album => "t3")->where("t3.parent=t1.parent and t3.pid=?pid"))
->join($dbh->query(album2album => "t4")->where("t4.parent=t3.child and t4.child=t1.child and t4.pid=?pid"))
->select("t0.*", "(t3.parent is null) as t1._direct")
->hint({calc-found-rows => 1})
->group("t0.id")
->where("t1._direct=1")
->order("t0.ord desc, t0.name")
->limit("?offset", "?limit")

Запрос попроще:

$dbh->query(tag2entity_cl => "t1")->where("t1.pid=? and t1.tag=?")
->join($dbh->query(entity => "t0")->where("t0.id=t1.eid and t0.config=? and t0.?t0where"))
->select("t0.*")
->order("t0.?t0order")
->limit("?offset", "?limit")

Или совсем простой:

$dbh->query("exif")->where("file=?")

А вот подзапрос:

$dbh->query(entity => "t0")
->where("t0.?t0where and ?subq in ?tagcount")
->select("t0.*, ?subq as t0.tag_count")
->curry(subq => $dbh
    ->query(tag2entity => "t1")
    ->where("t1.pid=t0.pid and t1.eid=t0.eid")
    ->count->value
)

Или даже два вложенных подзапроса:

$dbh->query(entity => "t0")
->where("t0.?t0where and ?subq in ?tagcount")
->select("t0.*, ?subq as t0.tag_count")
->curry(subq => $dbh
    ->query(tag2entity => "t1")
    ->where("t1.pid=t0.pid and t1.eid=t0.eid")
    ->where("t1.config in ?list")
    ->curry(list => $dbh->query("configs"))
    ->count->value
)