Go语言中mgo与big.Rat高精度有理数的持久化存储实践

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "math/big"
    "time"

    "gopkg.in/mgo.v2" // 使用 gopkg.in/mgo.v2 以兼容现代Go模块
    "gopkg.in/mgo.v2/bson"
)

// RationalValue 是用于在MongoDB中存储 big.Rat 的自定义结构体
type RationalValue struct {
    Numerator   int64 `bson:"numerator"`
    Denominator int64 `bson:"denominator"`
}

// DocumentWithBudget 是一个包含 RationalValue 字段的示例文档结构
type DocumentWithBudget struct {
    ID     bson.ObjectId `bson:"_id,omitempty"`
    Name   string        `bson:"name"`
    Budget RationalValue `bson:"budget"`
    UpdateAt time.Time   `bson:"update_at"`
}

var mgoSession *mgo.Session

// initMongoDB 初始化MongoDB连接
func initMongoDB() {
    var err error
    // 确保MongoDB服务在 localhost:27017 运行
    mgoSession, err = mgo.Dial("mongodb://localhost:27017")
    if err != nil {
        log.Fatalf("Failed to connect to MongoDB: %v", err)
    }
    // 设置模式为 Monotonic，确保读取一致性
    mgoSession.SetMode(mgo.Monotonic, true)
    log.Println("Connected to MongoDB successfully.")
}

// closeMongoDB 关闭MongoDB连接
func closeMongoDB() {
    if mgoSession != nil {
        mgoSession.Close()
        log.Println("MongoDB session closed.")
    }
}

// NewRationalValueFromRat 将 *big.Rat 转换为 RationalValue
func NewRationalValueFromRat(r *big.Rat) RationalValue {
    // 注意：这里假设 big.Int 的值不会超出 int64 的范围。
    // 在生产环境中，如果 big.Int 可能非常大，需要进行溢出检查，
    // 或考虑将 big.Int 转换为字符串存储。
    return RationalValue{
        Numerator:   r.Num().Int64(),
        Denominator: r.Denom().Int64(),
    }
}

// ToRat 将 RationalValue 转换回 *big.Rat
func (rv RationalValue) ToRat() *big.Rat {
    return big.NewRat(rv.Numerator, rv.Denominator)
}

func main() {
    initMongoDB()
    defer closeMongoDB()

    // 获取一个会话副本，用于当前操作
    session := mgoSession.Copy()
    defer session.Close()

    // 选择数据库和集合
    c := session.DB("db_log").C("precise_budgets")

    // --- 插入示例 ---
    initialBudget := big.NewRat(5, 10) // 0.5
    docToInsert := DocumentWithBudget{
        ID:       bson.NewObjectId(),
        Name:     "Project Alpha Budget",
        Budget:   NewRationalValueFromRat(initialBudget),
        UpdateAt: time.Now(),
    }

    err := c.Insert(&docToInsert)
    if err != nil {
        log.Fatalf("Failed to insert document: %v", err)
    }
    fmt.Printf("Inserted document ID: %s, Initial Budget: %s\n", docToInsert.ID.Hex(), initialBudget.FloatString(10))

    // --- 更新示例 (模拟业务逻辑中的计算) ---
    // 假设我们进行了一系列高精度计算，并需要更新预算
    deduction := big.NewRat(1, 100000) // 0.00001
    currentBudget := initialBudget     // 从初始值开始计算

    fmt.Println("\nPerforming budget calculations and updates:")
    for i := 0; i < 3; i++ { // 循环3次进行扣减
        currentBudget.Sub(currentBudget, deduction) // 扣减预算
        fmt.Printf("  Iteration %d: Current Budget after deduction: %s\n", i+1, currentBudget.FloatString(10))

        // 更新MongoDB中的文档
        updateDoc := bson.M{
            "$set": bson.M{
                "budget":    NewRationalValueFromRat(currentBudget),
                "update_at": time.Now(),
            },
        }
        err = c.UpdateId(docToInsert.ID, updateDoc)
        if err != nil {
            log.Fatalf("Failed to update document: %v", err)
        }
    }

    // --- 检索示例 ---
    var retrievedDoc DocumentWithBudget
    err = c.FindId(docToInsert.ID).One(&retrievedDoc)
    if err != nil {
        log.Fatalf("Failed to retrieve document: %v", err)
    }

    retrievedBudget := retrievedDoc.Budget.ToRat()
    fmt.Printf("\nRetrieved document ID: %s\n", retrievedDoc.ID.Hex())
    fmt.Printf("Retrieved Name: %s\n", retrievedDoc.Name)
    fmt.Printf("Retrieved Budget from MongoDB: %s\n", retrievedBudget.FloatString(10))
    fmt.Printf("Final calculated Budget (in application): %s\n", currentBudget.FloatString(10))
    fmt.Printf("Retrieved Update Time: %s\n", retrievedDoc.UpdateAt.Format(time.RFC3339))

    // 验证检索到的值是否与计算后的值一致
    if retrievedBudget.Cmp(currentBudget) == 0 {
        fmt.Println("Verification successful: Retrieved budget matches calculated budget.")
    } else {
        fmt.Println("Verification failed: Retrieved budget does NOT match calculated budget.")
    }

    // --- 清理 (可选) ---
    // err = c.RemoveId(docToInsert.ID)
    // if err != nil {
    //  log.Printf("Failed to remove document: %v", err)
    // } else {
    //  fmt.Println("\nDocument removed from MongoDB.")
    // }
}