学习gorm系列六：深入理解gorm是如何和数据库建立连接的

大家好，我是渔夫子。

本期和大家一起学习下gorm是如何和数据库建立连接的。

一、gorm.Open

通常情况下，我们是通过gorm.Open函数就能在应用层和数据建立连接。如下：

go 复制代码

import (
  "gorm.io/driver/mysql"
  "gorm.io/gorm"
)

func main() {
  dsn := "user:pass@tcp(127.0.0.1:3306)/dbname?charset=utf8mb4&parseTime=True&loc=Local"
  db, err := gorm.Open(mysql.Open(dsn), &gorm.Config{})
}

在该代码片段中，我们传入了数据库的用户名、密码、地址以及数据库和数据库对应的配置。然后通过gorm.Open函数就和数据库建立连接了，gorm.Open函数返回的是一个gorm.DB对象。如下：

go 复制代码

// DB GORM DB definition
type DB struct {
	*Config
	Error        error
	RowsAffected int64
	Statement    *Statement
	clone        int
}

在该数据结构中并没有和数据库连接相关的字段，那gorm.Open到底是如何和mysql数据库建立连接的呢？我们继续深入gorm.Open函数和mysql.Open函数的详细内容。

二、gorm.Open函数

在gorm.Open函数中，传入的参数是一个Dialector接口类型的dialector变量。我们看到会将传入的Dialector变量赋值给配置config.Dialector，如下：

go 复制代码

config.Dialector = dialector

然后，又通过config.Dialector的Initialize函数对数据库进行了初始化。如下：

go 复制代码

err = config.Dialector.Initialize(db)

那么，Dialector是什么呢？Dialector是通过gorm.Open函数的第一个参数传进来的。我们看具体的是什么。

三、Dialector参数

在gorm.Open函数中，第一个参数是Dialector类型的参数，这是一个接口类型。也就是说只要实现了该接口，就能作为一个Dialector。这也就是gorm能够针对很多数据库进行操作的原因。比如MySQL、ClickHouse等。Dialector接口类型定义如下：

go 复制代码

// Dialector GORM database dialector
type Dialector interface {
	Name() string
	Initialize(*DB) error
	Migrator(db *DB) Migrator
	DataTypeOf(*schema.Field) string
	DefaultValueOf(*schema.Field) clause.Expression
	BindVarTo(writer clause.Writer, stmt *Statement, v interface{})
	QuoteTo(clause.Writer, string)
	Explain(sql string, vars ...interface{}) string
}

具体到mysql的数据库，我们看到是通过gorm.io/driver/mysql库的Open函数来初始化的。我们看下mysql.Open函数的实现，如下：

go 复制代码

func Open(dsn string) gorm.Dialector {
	dsnConf, _ := mysql.ParseDSN(dsn)
	return &Dialector{Config: &Config{DSN: dsn, DSNConfig: dsnConf}}
}

该函数接收一个dsn的字符串，也就是第一节中我们提供的和数据库相关的账号密码等连接数据的信息。然后，返回的是mysql驱动包中的Dialector对象。该对象包含了相关的配置。

然后，是在gorm.Open函数中，调用了Dialector的Initialize函数。我们看下该函数中和数据库连接相关的逻辑。

go 复制代码

func (dialector Dialector) Initialize(db *gorm.DB) (err error) {
	if dialector.DriverName == "" {
		dialector.DriverName = "mysql"
	}

	if dialector.DefaultDatetimePrecision == nil {
		dialector.DefaultDatetimePrecision = &defaultDatetimePrecision
	}

	if dialector.Conn != nil {
		db.ConnPool = dialector.Conn
	} else {
		db.ConnPool, err = sql.Open(dialector.DriverName, dialector.DSN)
		if err != nil {
			return err
		}
	}
    // 省略其他代码
}

大家看到，在第13行的地方，是通过sql.Open函数来进行具体的和数据库进行连接的。然后返回的对象是sql.DB类型，大家注意，这里的sql.DB类型是go标准库中的DB，而非gorm库中的DB。返回的sql.DB对象赋值给了gorm中DB对象中的ConnPool。

同时，在gorm.Open函数中，还将db.ConnPool对象赋值给了db.Statement.ConnPool对象。到这里是不是gorm.DB结构体中的字段就和数据库的具体连接关联起来。

接下来，我们再看看sql.Open函数是如何和数据库建立连接的。

四、sql.Open函数

先看sql.Open函数的源代码：

go 复制代码

func Open(driverName, dataSourceName string) (*DB, error) {
	driversMu.RLock()
	driveri, ok := drivers[driverName]
	driversMu.RUnlock()
	if !ok {
		return nil, fmt.Errorf("sql: unknown driver %q (forgotten import?)", driverName)
	}

	if driverCtx, ok := driveri.(driver.DriverContext); ok {
		connector, err := driverCtx.OpenConnector(dataSourceName)
		if err != nil {
			return nil, err
		}
		return OpenDB(connector), nil
	}

	return OpenDB(dsnConnector{dsn: dataSourceName, driver: driveri}), nil
}

我们先简单分析下上述代码。在第3行处，从drivers中获取对应的驱动名称的具体驱动对象。这里的driverName是mysql。然后从第9行到第14行是执行具体驱动程序的连接函数。

首先，我们先看从drivers中根据驱动名称mysql获取驱动对象的逻辑。 drivers是标准库sql中的一个map类型，如下：

go 复制代码

drivers   = make(map[string]driver.Driver)

该变量是通过sql包中的Register函数进行注册的：

go 复制代码

func Register(name string, driver driver.Driver) {
	driversMu.Lock()
	defer driversMu.Unlock()
	if driver == nil {
		panic("sql: Register driver is nil")
	}
	if _, dup := drivers[name]; dup {
		panic("sql: Register called twice for driver " + name)
	}
	drivers[name] = driver
}

该函数又是在哪里进行调用的呢？我们再回调gorm.Open函数中，第一个参数调用的是mysql.Open函数。也就是说引入了库gorm.io/driver/mysql，在该库中，我们看到又引入了github.com/go-sql-driver/mysql库。该库中有一个init方法，如下：

go 复制代码

func init() {
	sql.Register("mysql", &MySQLDriver{})
}

原来，这里调用了标准库sql中的Register函数，将"mysql"和对应的驱动对象MySQLDriver进行了注册关联。

我们再返回来看sql.Open函数的具体实现。那这里就继续调用MySQLDriver的OpenConnector方法。我们看下该方法的实现如下：

go 复制代码

// OpenConnector implements driver.DriverContext.
func (d MySQLDriver) OpenConnector(dsn string) (driver.Connector, error) {
	cfg, err := ParseDSN(dsn)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return &connector{
		cfg: cfg,
	}, nil
}

该函数首先通过ParseDSN解析dsn字符串中的用户名，地址，密码等配置选项。然后返回一个connector对象。该connector对象就是在sql.Open函数中执行的OpenDB(connector)函数中的参数。

我们继续看sql.OpenDB函数的实现，如下：

go 复制代码

func OpenDB(c driver.Connector) *DB {
	ctx, cancel := context.WithCancel(context.Background())
	db := &DB{
		connector:    c,
		openerCh:     make(chan struct{}, connectionRequestQueueSize),
		lastPut:      make(map[*driverConn]string),
		connRequests: make(map[uint64]chan connRequest),
		stop:         cancel,
	}

	go db.connectionOpener(ctx)

	return db
}

这里首先构建了一个sql.DB对象，同时执行了一个协程进行数据库的连接：

go 复制代码

go db.connectionOpener(ctx)

接着看db.connectionOpener函数的实现，如下：

go 复制代码

// Runs in a separate goroutine, opens new connections when requested.
func (db *DB) connectionOpener(ctx context.Context) {
	for {
		select {
		case <-ctx.Done():
			return
		case <-db.openerCh:
			db.openNewConnection(ctx)
		}
	}
}

这里，有一个db.openNewConnection函数，根据名字可知是打开新的连接。其实现如下：

go 复制代码

// Open one new connection
func (db *DB) openNewConnection(ctx context.Context) {

	ci, err := db.connector.Connect(ctx)
    // ...省略代码

	dc := &driverConn{
		db:         db,
		createdAt:  nowFunc(),
		returnedAt: nowFunc(),
		ci:         ci,
	}
	if db.putConnDBLocked(dc, err) {
		db.addDepLocked(dc, dc)
	} else {
		db.numOpen--
		ci.Close()
	}
}

这里我们看到有一个db.connector.Connect函数，connector就是github.com/go-sql-driver/mysql库中的connector对象。我们回到该库，查看其Connect函数的实现：

go 复制代码

// Connect implements driver.Connector interface.
// Connect returns a connection to the database.
func (c *connector) Connect(ctx context.Context) (driver.Conn, error) {
	var err error

	// New mysqlConn
	mc := &mysqlConn{
		maxAllowedPacket: maxPacketSize,
		maxWriteSize:     maxPacketSize - 1,
		closech:          make(chan struct{}),
		cfg:              c.cfg,
	}
	mc.parseTime = mc.cfg.ParseTime

	// Connect to Server
	dialsLock.RLock()
	dial, ok := dials[mc.cfg.Net]
	dialsLock.RUnlock()
	if ok {
    	//...省略代码
	} else {
		nd := net.Dialer{Timeout: mc.cfg.Timeout}
		mc.netConn, err = nd.DialContext(ctx, mc.cfg.Net, mc.cfg.Addr)
	}

	// Enable TCP Keepalives on TCP connections
	if tc, ok := mc.netConn.(*net.TCPConn); ok {
		if err := tc.SetKeepAlive(true); err != nil {
            //...省略代码
		}
	}

	mc.buf = newBuffer(mc.netConn)
	//...

	// Reading Handshake Initialization Packet
	authData, plugin, err := mc.readHandshakePacket()
	if err != nil {
		mc.cleanup()
		return nil, err
	}


	// Send Client Authentication Packet
	authResp, err := mc.auth(authData, plugin)

	if err = mc.writeHandshakeResponsePacket(authResp, plugin); err != nil {
		mc.cleanup()
		return nil, err
	}

	// Handle response to auth packet, switch methods if possible
	if err = mc.handleAuthResult(authData, plugin); err != nil {
		mc.cleanup()
		return nil, err
	}

	return mc, nil
}

这里我们主要看第22到23行，这里进行了实际的拨号操作，也就是和数据库真正的建立了连接。再看第27行，断言是一个TCP连接。第37行，进行了握手处理；第45行，进行了认证处理。最终返回了一个mysqlConn对象。该mysqlConn结构体中包含字段如下：

go 复制代码

type mysqlConn struct {
	buf              buffer
	netConn          net.Conn
	rawConn          net.Conn // underlying connection when netConn is TLS connection.
    // ...
}

其中，netConn就是和数据库建立的TCP的连接。

五、从mysql到gorm.DB

我们再总结下上述和mysql相关的各个对象之间的关联关系。从mysql开始逆向推导。如下：

也就是说，我们在使用gorm进行数据库操作的时候，最终都是从gorm.Statement.ConnPool中获取的数据库连接来具体执行sql语句的。

好了，今天gorm是如何和mysql建立连接的过程就跟大家分享到这里。

我是渔夫子，目前从事程序化广告业务，有丰富的Go实战经验。欢迎关注 (Go学堂