nonebot2/website/versioned_docs/version-2.4.0/best-practice/database/developer/README.md

# 开发者指南

开发者指南内容较多，故分为了一个示例以及数个专题。
阅读（并且最好跟随实践）示例后，你将会对使用 `nonebot-plugin-orm` 开发插件有一个基本的认识。
如果想要更深入地学习关于 [SQLAlchemy](https://www.sqlalchemy.org/) 和 [Alembic](https://alembic.sqlalchemy.org/) 的知识，或者在使用过程中遇到了问题，可以查阅专题以及其官方文档。

## 示例

### 模型定义

首先，我们需要设计存储的数据的结构。
例如天气插件，需要存储**什么地方 (`location`)** 的**天气是什么 (`weather`)**。
其中，一个地方只会有一种天气，而不同地方可能有相同的天气。
所以，我们可以设计出如下的模型：

```python title=weather/__init__.py showLineNumbers
from nonebot_plugin_orm import Model
from sqlalchemy.orm import Mapped, mapped_column


class Weather(Model):
    location: Mapped[str] = mapped_column(primary_key=True)
    weather: Mapped[str]
```

其中，`primary_key=True` 意味着此列 (`location`) 是主键，即内容是唯一的且非空的。
每一个模型必须有至少一个主键。

我们可以用以下代码检查模型生成的数据库模式是否正确：

```python
from sqlalchemy.schema import CreateTable

print(CreateTable(Weather.__table__))
```

```sql
CREATE TABLE weather_weather (
        location VARCHAR NOT NULL,
        weather VARCHAR NOT NULL,
        CONSTRAINT pk_weather_weather PRIMARY KEY (location)
)
```

可以注意到表名是 `weather_weather` 而不是 `Weather` 或者 `weather`。
这是因为 `nonebot-plugin-orm` 会自动为模型生成一个表名，规则是：`<插件模块名>_<类名小写>`。

你也可以通过指定 `__tablename__` 属性来自定义表名：

```python {2}
class Weather(Model):
    __tablename__ = "weather"
    ...
```

```sql {1}
CREATE TABLE weather (
    ...
)
```

但是，并不推荐你这么做，因为这可能会导致不同插件间的表名重复，引发冲突。
特别是当你会发布插件时，你并不知道其他插件会不会使用相同的表名。

### 首次迁移

我们成功定义了模型，现在启动机器人试试吧：

```shell
$ nb run
01-02 15:04:05 [SUCCESS] nonebot | NoneBot is initializing...
01-02 15:04:05 [ERROR] nonebot_plugin_orm | 启动检查失败
01-02 15:04:05 [ERROR] nonebot | Application startup failed. Exiting.
Traceback (most recent call last):
  ...
click.exceptions.UsageError: 检测到新的升级操作:
[('add_table',
  Table('weather', MetaData(), Column('location', String(), table=<weather>, primary_key=True, nullable=False), Column('weather', String(), table=<weather>, nullable=False), schema=None))]
```

咦，发生了什么？
`nonebot-plugin-orm` 试图阻止我们启动机器人。
原来是我们定义了模型，但是数据库中并没有对应的表，这会导致插件不能正常运行。
所以，我们需要迁移数据库。

首先，我们需要创建一个迁移脚本：

```shell
nb orm revision -m "first revision" --branch-label weather
```

其中，`-m` 参数是迁移脚本的描述，`--branch-label` 参数是迁移脚本的分支，一般为插件模块名。
执行命令过后，出现了一个 `weather/migrations` 目录，其中有一个 `xxxxxxxxxxxx_first_revision.py` 文件：

```shell {4,5}
weather
├── __init__.py
├── config.py
└── migrations
    └── xxxxxxxxxxxx_first_revision.py
```

这就是我们创建的迁移脚本，它记录了数据库模式的变化。
我们可以查看一下它的内容：

```python title=weather/migrations/xxxxxxxxxxxx_first_revision.py {25-33,39-41} showLineNumbers
"""first revision

迁移 ID: xxxxxxxxxxxx
父迁移:
创建时间: 2006-01-02 15:04:05.999999

"""

from __future__ import annotations

from collections.abc import Sequence

import sqlalchemy as sa
from alembic import op

revision: str = "xxxxxxxxxxxx"
down_revision: str | Sequence[str] | None = None
branch_labels: str | Sequence[str] | None = ("weather",)
depends_on: str | Sequence[str] | None = None


def upgrade(name: str = "") -> None:
    if name:
        return
    # ### commands auto generated by Alembic - please adjust! ###
    op.create_table(
        "weather_weather",
        sa.Column("location", sa.String(), nullable=False),
        sa.Column("weather", sa.String(), nullable=False),
        sa.PrimaryKeyConstraint("location", name=op.f("pk_weather_weather")),
        info={"bind_key": "weather"},
    )
    # ### end Alembic commands ###


def downgrade(name: str = "") -> None:
    if name:
        return
    # ### commands auto generated by Alembic - please adjust! ###
    op.drop_table("weather_weather")
    # ### end Alembic commands ###
```

可以注意到脚本的主体部分（其余是模版代码，请勿修改）是：

```python
# ### commands auto generated by Alembic - please adjust! ###
op.create_table(  # CREATE TABLE
    "weather_weather",  # weather_weather
    sa.Column("location", sa.String(), nullable=False),  # location VARCHAR NOT NULL,
    sa.Column("weather", sa.String(), nullable=False),  # weather VARCHAR NOT NULL,
    sa.PrimaryKeyConstraint("location", name=op.f("pk_weather_weather")),  # CONSTRAINT pk_weather_weather PRIMARY KEY (location)
    info={"bind_key": "weather"},
)
# ### end Alembic commands ###
```

```python
# ### commands auto generated by Alembic - please adjust! ###
op.drop_table("weather_weather")  # DROP TABLE weather_weather;
# ### end Alembic commands ###
```

虽然我们不是很懂这些代码的意思，但是可以注意到它们几乎与 SQL 语句 (DDL) 一一对应。
显然，它们是用来创建和删除表的。

我们还可以注意到，`upgrade()` 和 `downgrade()` 函数中的代码是**互逆**的。
也就是说，执行一次 `upgrade()` 函数，再执行一次 `downgrade()` 函数后，数据库的模式就会回到原来的状态。

这就是迁移脚本的作用：记录数据库模式的变化，以便我们在不同的环境中（例如开发环境和生产环境）**可复现地**、**可逆地**同步数据库模式，正如 git 对我们的代码做的事情那样。

对了，不要忘记还有一段注释：`commands auto generated by Alembic - please adjust!`。
它在提醒我们，这些代码是由 Alembic 自动生成的，我们应该检查它们，并且根据需要进行调整。

:::caution 注意
迁移脚本冗长且繁琐，我们一般不会手写它们，而是由 Alembic 自动生成。
一般情况下，Alembic 足够智能，可以正确地生成迁移脚本。
但是，在复杂或有歧义的情况下，我们可能需要手动调整迁移脚本。
所以，**永远要检查迁移脚本，并且在开发环境中测试！**

**迁移脚本中任何一处错误都足以使数据付之东流！**
:::

确定迁移脚本正确后，我们就可以执行迁移脚本，将数据库模式同步到数据库中：

```shell
nb orm upgrade
```

现在，我们可以正常启动机器人了。

开发过程中，我们可能会频繁地修改模型，这意味着我们需要频繁地创建并执行迁移脚本，非常繁琐。
实际上，此时我们不在乎数据安全，只需要数据库模式与模型定义一致即可。
所以，我们可以关闭 `nonebot-plugin-orm` 的启动检查：

```shell title=.env.dev
ALEMBIC_STARTUP_CHECK=false
```

现在，每次启动机器人时，数据库模式会自动与模型定义同步，无需手动迁移。

### 会话管理

我们已经成功定义了模型，并且迁移了数据库，现在可以开始使用数据库了……吗？
并不能，因为模型只是数据结构的定义，并不能通过它操作数据（如果你曾经使用过 [Tortoise ORM](https://tortoise.github.io/)，可能会知道 `await Weather.get(location="上海")` 这样的面向对象编程。
但是 SQLAlchemy 不同，选择了命令式编程）。
我们需要使用**会话**操作数据：

```python title=weather/__init__.py {10,13} showLineNumbers
from nonebot import on_command
from nonebot.adapters import Message
from nonebot.params import CommandArg
from nonebot_plugin_orm import async_scoped_session

weather = on_command("天气")


@weather.handle()
async def _(session: async_scoped_session, args: Message = CommandArg()):
    location = args.extract_plain_text()

    if wea := await session.get(Weather, location):
        await weather.finish(f"今天{location}的天气是{wea.weather}")

    await weather.finish(f"未查询到{location}的天气")
```

我们通过 `session: async_scoped_session` 依赖注入获得了一个会话，然后使用 `await session.get(Weather, location)` 查询数据库。
`async_scoped_session` 是一个有作用域限制的会话，作用域为当前事件、当前事件响应器。
会话产生的模型实例（例如此处的 `wea := await session.get(Weather, location)`）作用域与会话相同。

:::caution 注意
此处提到的“会话”指的是 ORM 会话，而非 [NoneBot 会话](../../../appendices/session-control)，两者的生命周期也是不同的（NoneBot 会话的生命周期中可能包含多个事件，不同的事件也会有不同的事件响应器）。
具体而言，就是不要将 ORM 会话和模型实例存储在 NoneBot 会话状态中：

```python {12}
from nonebot.params import ArgPlainText
from nonebot.typing import T_State


@weather.got("location", prompt="请输入地名")
async def _(state: T_State, session: async_scoped_session, location: str = ArgPlainText()):
    wea = await session.get(Weather, location)

    if not wea:
        await weather.finish(f"未查询到{location}的天气")

    state["weather"] = wea  # 不要这么做，除非你知道自己在做什么
```

当然非要这么做也不是不可以：

```python {6}
@weather.handle()
async def _(state: T_State, session: async_scoped_session):
    # 通过 await session.merge(state["weather"]) 获得了此 ORM 会话中的相应模型实例，
    # 而非直接使用会话状态中的模型实例，
    # 因为先前的 ORM 会话已经关闭了。
    wea = await session.merge(state["weather"])
    await weather.finish(f"今天{state['location']}的天气是{wea.weather}")
```

:::

当有数据更改时，我们需要提交事务，也要注意会话作用域问题：

```python title=weather/__init__.py {12,20} showLineNumbers
from nonebot.params import Depends


async def get_weather(
    session: async_scoped_session, args: Message = CommandArg()
) -> Weather:
    location = args.extract_plain_text()

    if not (wea := await session.get(Weather, location)):
        wea = Weather(location=location, weather="未知")
        session.add(wea)
        # await session.commit()  # 不应该在其他地方提交事务

    return wea


@weather.handle()
async def _(session: async_scoped_session, wea: Weather = Depends(get_weather)):
    await weather.send(f"今天的天气是{wea.weather}")
    await session.commit()  # 而应该在事件响应器结束前提交事务
```

当然我们也可以获得一个新的会话，不过此时就要手动管理会话了：

```python title=weather/__init__.py {5-6} showLineNumbers
from nonebot_plugin_orm import get_session


async def get_weather(location: str) -> str:
    session = get_session()
    async with session.begin():
        wea = await session.get(Weather, location)

        if not wea:
            wea = Weather(location=location, weather="未知")
            session.add(wea)

        return wea.weather


@weather.handle()
async def _(args: Message = CommandArg()):
    wea = await get_weather(args.extract_plain_text())
    await weather.send(f"今天的天气是{wea}")
```

### 依赖注入

在上面的示例中，我们都是通过会话获得数据的。
不过，我们也可以通过依赖注入获得数据：

```python title=weather/__init__.py {12-14} showLineNumbers
from sqlalchemy import select
from nonebot.params import Depends
from nonebot_plugin_orm import SQLDepends


def extract_arg_plain_text(args: Message = CommandArg()) -> str:
    return args.extract_plain_text()


@weather.handle()
async def _(
    wea: Weather = SQLDepends(
        select(Weather).where(Weather.location == Depends(extract_arg_plain_text))
    ),
):
    await weather.send(f"今天的天气是{wea.weather}")
```

其中，`SQLDepends` 是一个特殊的依赖注入，它会根据类型标注和 SQL 语句提供数据，SQL 语句中也可以有子依赖。

不同的类型标注也会获得不同形式的数据：

```python title=weather/__init__.py {5} showLineNumbers
from collections.abc import Sequence

@weather.handle()
async def _(
    weas: Sequence[Weather] = SQLDepends(
        select(Weather).where(Weather.weather == Depends(extract_arg_plain_text))
    ),
):
    await weather.send(f"今天的天气是{weas[0].weather}的城市有{'，'.join(wea.location for wea in weas)}")
```

支持的类型标注请参见 [依赖注入](dependency)。

我们也可以像 [类作为依赖](../../../advanced/dependency#类作为依赖) 那样，在类属性中声明子依赖：

```python title=weather/__init__.py {5-6,10} showLineNumbers
from collections.abc import Sequence

class Weather(Model):
    location: Mapped[str] = mapped_column(primary_key=True)
    weather: Mapped[str] = Depends(extract_arg_plain_text)
    # weather: Annotated[Mapped[str], Depends(extract_arg_plain_text)]  # Annotated 支持


@weather.handle()
async def _(weas: Sequence[Weather]):
    await weather.send(
        f"今天的天气是{weas[0].weather}的城市有{'，'.join(wea.location for wea in weas)}"
    )
```