附加模块--Qt SQL模块功能及架构解析

Qt SQL 模块提供了跨平台的数据库访问功能，支持多种关系型数据库。以下是 Qt 6.0 中 SQL 模块的详细功能描述：

模块功能：

一、核心类及其功能

1. QSqlDatabase

• 功能：管理数据库连接

• 主要方法：

  • addDatabase(): 添加数据库连接

  • setDatabaseName(): 设置数据库名称

  • setHostName(): 设置主机名

  • setUserName()/setPassword(): 设置认证信息

  • open()/close(): 打开/关闭连接

  • tables(): 获取所有表名

  • primaryIndex(): 获取表的主键索引

• 特性：

  • 支持连接池管理

  • 提供事务支持(commit/rollback)

2. QSqlQuery

• 功能：执行SQL语句并处理结果

• 主要方法：

  • exec(): 执行SQL语句

  • prepare(): 准备SQL语句

  • bindValue(): 绑定参数值

  • next(): 遍历结果集

  • value(): 获取当前记录字段值

  • lastInsertId(): 获取最后插入的ID

• 特性：

  • 支持预处理语句(防止SQL注入)

  • 支持批量执行模式

  • 提供执行状态检查(lastError/isActive)

3. 数据模型类

QSqlQueryModel

• 只读数据模型，适合显示查询结果

• 轻量级，不缓存数据

• 可通过 setQuery() 更新数据

QSqlTableModel

• 可编辑的单表数据模型

• 主要方法：

  • setTable(): 设置操作的表

  • select(): 执行查询

  • setEditStrategy(): 设置编辑策略

  • insertRecord()/removeRow(): 增删记录

• 特性：

  • 支持三种编辑策略：

    • OnFieldChange: 即时提交

    • OnRowChange: 行变更时提交

    • OnManualSubmit: 手动提交

QSqlRelationalTableModel

• 扩展QSqlTableModel，支持外键关系

• 特殊方法：

  • setRelation(): 设置字段关系

  • relationModel(): 获取关联模型

• 特性：

  • 自动处理外键显示

  • 支持关联表编辑

二、Qt 6.0 中的新特性和变化

1. 模块结构调整

• 核心功能在QtSql模块

• 数据库驱动分为独立模块：

  • QtSqlite (内置)

  • QtMysql (需单独安装)

  • QtPostgresql (需单独安装)

  • 其他驱动类似

2. API改进

• 移除了废弃的API：

  • 不再支持QSqlResult::handle()

  • 清理了过时的绑定方法

• 增强了类型安全性：

  • 更严格的参数类型检查

  • 改进的枚举类型

3. 功能增强

• 批量操作优化：

  • 改进的批处理执行性能

  • 更高效的缓存管理

• 预处理语句：

  • 支持命名参数绑定

  • 更好的参数类型推断

• 事务处理：

  • 更可靠的事务管理

  • 支持保存点(savepoint)

4. 驱动层改进

• SQLite驱动默认包含在Qt核心中

• 各驱动支持的新特性：

  • MySQL: 更好的SSL连接支持

  • PostgreSQL: 扩展类型支持

  • ODBC: 改进的Unicode处理

三、数据库支持详情

1. SQLite

• 无需服务器，零配置

• 完全支持事务

• 内置在Qt中，无需额外安装

• 限制：不支持某些高级SQL特性

2. MySQL/MariaDB

• 需要安装QtMysql模块

• 支持的特性：

  • 预处理语句

  • SSL加密连接

  • 大字段(BLOB)处理

• 要求：客户端库必须可用

3. PostgreSQL

• 需要安装QtPostgresql模块

• 支持的特性：

  • 通知/监听机制

  • 数组类型

  • 大对象处理

• 要求：libpq库必须可用

4. ODBC

• 跨数据库的统一接口

• 支持的特性：

  • 连接池

  • 参数绑定

• 常用于连接SQL Server等商业数据库

四、典型使用模式

1. 基本查询流程

// 1. 创建连接
QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase("QMYSQL");
db.setHostName("localhost");
db.setDatabaseName("testdb");
db.setUserName("user");
db.setPassword("pass");

if (!db.open()) {
    qDebug() << "Error:" << db.lastError().text();
    return;
}

// 2. 执行查询
QSqlQuery query;
query.prepare("SELECT name, salary FROM employees WHERE dept = ?");
query.addBindValue("Engineering");

if (!query.exec()) {
    qDebug() << "Query error:" << query.lastError().text();
    return;
}

// 3. 处理结果
while (query.next()) {
    QString name = query.value("name").toString();
    double salary = query.value("salary").toDouble();
    qDebug() << name << "earns" << salary;
}

2. 使用表模型

// 1. 创建模型
QSqlTableModel model;
model.setTable("employees");
model.setEditStrategy(QSqlTableModel::OnManualSubmit);
model.select();

// 2. 显示数据
QTableView view;
view.setModel(&model);
view.show();

// 3. 修改数据
model.setData(model.index(0, 1), "New Name");
model.submitAll();

3. 事务处理

QSqlDatabase::database().transaction();

QSqlQuery query;
query.exec("UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1");
query.exec("UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2");

if (/* 检查错误 */) {
    QSqlDatabase::database().rollback();
    qDebug() << "Transaction rolled back";
} else {
    QSqlDatabase::database().commit();
    qDebug() << "Transaction committed";
}

五、最佳实践和注意事项

1. 连接管理：

   • 及时关闭不再使用的连接

   • 合理使用连接池

2. 性能优化：

   • 使用预处理语句减少解析开销

   • 对批量操作使用事务

   • 合理设置模型缓存大小

3. 错误处理：

   • 始终检查数据库操作返回值

   • 使用lastError()获取详细错误信息

4. 线程安全：

   • 连接不能在线程间共享

   • 每个线程需要自己的数据库连接

5. SQL注入防护：

   • 始终使用参数绑定而非字符串拼接

   • 使用QSqlQuery::prepare()预处理语句

Qt 6.0的SQL模块在保持向后兼容的同时，提供了更清晰的结构和更好的性能，是开发数据库应用的强大工具。

架构解析

一、整体架构层次

Qt SQL 模块采用典型的三层架构：

+-----------------------+
|   应用程序层           |
|  (使用Qt SQL API)      |
+-----------------------+
         ↓
+-----------------------+
|   SQL API抽象层        |
|  (QSqlDatabase等核心类)|
+-----------------------+
         ↓
+-----------------------+
|   驱动层              |
|  (数据库特定实现)      |
+-----------------------+
         ↓
+-----------------------+
|   原生数据库客户端库   |
+-----------------------+

二、核心组件及其交互

1. 应用程序接口层

主要类：

• QSqlDatabase：数据库连接管理

• QSqlQuery：SQL查询执行

• QSqlTableModel/QSqlRelationalTableModel：数据模型

• QSqlError：错误处理

职责：

• 提供统一的数据库访问API

• 管理数据库连接

• 执行SQL操作

• 数据模型与视图的集成

2. 驱动管理层

核心类：

• QSqlDriver：抽象驱动接口

• QSqlDriverCreator：驱动创建模板

• QSqlResult：抽象查询结果

职责：

• 加载和管理数据库驱动

• 提供驱动插件接口

• 处理驱动与核心API的交互

3. 驱动实现层

组成：

• SQLite驱动 (内置)

• MySQL驱动 (qt-sql-mysql)

• PostgreSQL驱动 (qt-sql-psql)

• ODBC驱动 (qt-sql-odbc)

• 其他第三方驱动

架构特点：

• 每个驱动实现QSqlDriver接口

• 驱动通常包装原生客户端库

• 以插件形式动态加载

三、关键架构设计

1. 驱动插件机制

工作流程：

1. 应用程序调用QSqlDatabase::addDatabase()

2. 驱动管理器查找注册的驱动工厂

3. 驱动工厂创建具体的QSqlDriver实例

4. 返回驱动给应用程序使用

优势：

• 支持动态加载不同数据库驱动

• 易于扩展新的数据库支持

• 减少核心模块体积

2. 连接池实现

架构要点：

• 由QSqlDatabase静态方法管理

• 每个连接由连接名标识

• 线程安全的连接管理

典型流程：

// 主线程创建连接
QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE", "conn1");

// 工作线程获取连接
QSqlDatabase db = QSqlDatabase::database("conn1");

3. 查询执行流程

1. 查询准备阶段：

   • QSqlQuery::prepare()生成QSqlResult

   • 驱动创建原生预处理语句

2. 参数绑定阶段：

   • 值通过QVariant系统传递

   • 驱动处理类型转换

3. 执行阶段：

   • 驱动执行原生查询

   • 返回结果集游标

4. 结果获取阶段：

   • 通过QSqlResult逐行获取数据

   • 数据转换为QVariant

四、线程模型架构

1. 连接线程规则

• 不可共享原则：连接不能在线程间共享

• 线程局部存储：每个线程维护自己的连接列表

• 驱动线程安全要求：驱动必须实现threadSafe()方法

2. 多线程支持模式

模式1：每线程独立连接

// 工作线程中
void Worker::run() {
    QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE");
    // 使用独立连接
}

模式2：连接池共享

// 主线程
QSqlDatabase::addDatabase("QPSQL", "pooled_conn");

// 工作线程
QSqlDatabase db = QSqlDatabase::database("pooled_conn");

五、数据模型架构

1. 模型-视图集成

+------------+    +----------------+    +-----------+
|   View     | ←→ |  SQL Model     | ←→ | Database  |
+------------+    +----------------+    +-----------+

2. 模型层级结构

• QSqlQueryModel：基础只读模型

  • 直接执行SQL查询

  • 最小化内存使用

• QSqlTableModel：可编辑单表模型

  • 自动生成SELECT/INSERT/UPDATE语句

  • 支持三种提交策略

• QSqlRelationalTableModel：关系型模型

  • 扩展QSqlTableModel

  • 内置外键关系处理

  • 自动JOIN查询

六、Qt 6.0架构改进

1. 模块化重构

• 核心模块 (QtSql)：基础API

• 驱动模块 (qt-sql-*)：数据库特定实现

• 影响：

  • 减少默认打包体积

  • 更清晰的依赖关系

  • 简化驱动更新流程

2. 类型系统集成

• 深度集成QVariant类型系统

• 改进的类型安全机制：

  • 强类型参数绑定

  • 更精确的错误报告

  • 自动类型转换优化

3. 性能优化架构

• 批处理执行管道：

  • 减少驱动往返次数

  • 批量参数绑定

• 缓存改进：

  • 智能结果集缓存

  • 按需数据加载

七、典型场景架构分析

1. 数据库初始化流程

2. 查询执行流程

八、扩展架构

1. 自定义驱动开发

实现步骤：

1. 继承QSqlDriver

2. 实现纯虚方法：

   • createResult()

   • hasFeature()

   • open()/close()

3. 实现QSqlResult派生类

4. 注册驱动工厂

示例架构：

CustomDriver
  ├── CustomResult
  ├── 实现原生API封装
  └── 注册QT_PLUGIN_METADATA

2. 代理驱动模式

应用场景：

• 数据库访问监控

• SQL重写

• 连接池增强

架构设计：

ProxyDriver
  ├── 包装实际驱动
  ├── 拦截方法调用
  └── 添加额外处理

Qt 6.0 SQL模块的架构设计体现了良好的扩展性和灵活性，通过清晰的层次划分和插件机制，既保证了核心API的稳定性，又支持多样化的数据库访问需求。