GCP Firestore 嵌套字段索引与安全规则

GCP Firestore 嵌套字段索引与安全规则：一场关于数据隐私和效率的华丽探戈💃🕺

各位观众老爷们，晚上好！我是你们的老朋友，数据界的段子手——阿强。今天咱们不聊八卦，不谈人生，就来聊聊Google Cloud Platform (GCP) 中 Firestore 这位“高富帅”的数据存储方案里的两个重要技能：嵌套字段索引 和 安全规则。

别怕，听名字好像很高大上，其实它们就像是Firestore的“保镖”和“导航仪”，一个负责保护你的数据安全，另一个负责让你的查询飞起来🚀。

想象一下，你开了一家豪华酒店，Firestore就是你的酒店，而你的数据就是入住的客人。嵌套字段就像是客人房间里的保险箱，安全规则就是酒店的安保系统，而索引就像是酒店的电梯，能让你快速找到想找的客人。

准备好了吗？让我们一起跳这场关于数据隐私和效率的华丽探戈吧！

第一幕：嵌套字段索引 – 挖掘深藏闺阁的美人 🕵️‍♀️

Firestore 作为一个 NoSQL 文档数据库，允许你存储非常灵活的数据结构，甚至可以嵌套很多层。这就好比你住的酒店，房间里可以有套间，套间里还可以有书房、衣帽间，等等。

但是，如果你想在这些层层叠叠的嵌套字段中找到某个特定的值，就好像大海捞针一样，效率堪忧。这时候，嵌套字段索引 就派上用场了！

什么是嵌套字段？

简单来说，嵌套字段就是字段里面还有字段。比如，我们有一个 users 集合，每个用户文档可能长这样：

{
  "name": "阿强",
  "age": 30,
  "address": {
    "street": "宇宙大街1号",
    "city": "火星",
    "country": "银河联邦"
  },
  "preferences": {
    "color": "蓝色",
    "food": ["麻辣香锅", "烤肉"]
  }
}

在这个例子中，address 和 preferences 就是嵌套字段。

为什么要使用嵌套字段索引？

如果没有索引，当你想要查询居住在“火星”的用户时，Firestore 就需要扫描整个 users 集合的每一个文档，然后逐个解析 address 字段，才能找到满足条件的文档。这简直就是灾难性的性能！🐌

有了嵌套字段索引，Firestore 就可以像查字典一样，直接找到所有居住在“火星”的用户，速度提升 N 个数量级。

如何创建嵌套字段索引？

创建嵌套字段索引很简单，可以通过 Firestore 控制台，也可以通过命令行工具 (Firebase CLI)。

1. 通过 Firestore 控制台：

• 进入 Firestore 控制台，选择你的项目。
• 点击 "索引" 选项卡。
• 点击 "创建索引" 按钮。
• 选择集合名称 (users)。
• 添加要索引的字段路径 (address.city)。
• 选择索引类型（单字段索引或复合索引）。
• 点击 "创建" 按钮。

2. 通过 Firebase CLI：

• 首先，确保你已经安装了 Firebase CLI。
• 使用 firebase firestore:indexes 命令生成索引定义文件。
• 编辑索引定义文件，添加嵌套字段索引的配置。
• 使用 firebase deploy --only firestore:indexes 命令部署索引。

例如，要为 address.city 创建一个升序索引，可以在索引定义文件中添加如下配置：

[
  {
    "collectionGroup": "users",
    "fieldPath": "address.city",
    "order": "ASCENDING",
    "queryScope": "COLLECTION"
  }
]

注意：

• 创建索引需要时间，特别是对于大型集合。
• 索引会占用存储空间，所以不要创建过多的索引。
• 过度索引可能会影响写入性能。

嵌套字段索引的类型

Firestore 支持两种类型的嵌套字段索引：

• 单字段索引： 索引单个嵌套字段。
• 复合索引： 索引多个字段，包括嵌套字段。

选择哪种类型的索引取决于你的查询需求。如果你只需要查询单个嵌套字段，那么单字段索引就足够了。如果你的查询需要同时过滤多个字段，包括嵌套字段，那么就需要创建复合索引。

举个栗子 🌰

假设我们需要查询所有居住在“火星”，并且年龄大于 25 岁的用户。那么我们需要创建一个复合索引，索引 address.city 和 age 字段：

[
  {
    "collectionGroup": "users",
    "fields": [
      {
        "fieldPath": "address.city",
        "order": "ASCENDING"
      },
      {
        "fieldPath": "age",
        "order": "ASCENDING"
      }
    ],
    "queryScope": "COLLECTION"
  }
]

嵌套字段索引的注意事项

• 数组字段的索引： Firestore 提供了专门的数组字段索引，用于优化对数组字段的查询。 如果你的嵌套字段是一个数组，例如 preferences.food，你需要使用数组字段索引。
• 地图字段的索引： Firestore 不支持直接索引地图字段。 如果你需要查询地图字段中的特定键值对，你需要将地图字段转换为子集合，然后索引子集合中的字段。

第二幕：安全规则 – 数据安全的守护神 🛡️

索引能让你的查询飞起来，而 安全规则 则能确保你的数据安全，防止未经授权的访问。它们就像酒店的安保系统，只有持有有效房卡的人才能进入房间。

什么是安全规则？

安全规则定义了谁可以读取、写入 Firestore 中的数据。它们基于路径和条件，你可以根据用户的身份、文档的内容等因素来控制访问权限。

安全规则的语法

安全规则使用一种类似 JavaScript 的语法，基于路径和条件来定义访问权限。

一个典型的安全规则长这样：

service cloud.firestore {
  match /databases/{database}/documents {
    match /users/{userId} {
      allow read: if request.auth != null && request.auth.uid == userId;
      allow write: if request.auth != null && request.auth.uid == userId;
    }
  }
}

让我们来解读一下：

• service cloud.firestore: 声明这是一个 Firestore 的安全规则。
• match /databases/{database}/documents: 匹配所有数据库中的文档。
• match /users/{userId}: 匹配 users 集合中的特定文档，{userId} 是一个变量，表示文档的 ID。
• allow read: if request.auth != null && request.auth.uid == userId;: 允许读取文档，条件是用户已登录 (request.auth != null)，并且用户的 ID (request.auth.uid) 与文档的 ID (userId) 相同。
• allow write: if request.auth != null && request.auth.uid == userId;: 允许写入文档，条件与读取文档相同。

安全规则的类型

安全规则可以分为以下几种类型：

• 读取规则： 控制谁可以读取数据。
• 写入规则： 控制谁可以写入数据。
• 创建规则： 控制谁可以创建新文档。
• 更新规则： 控制谁可以更新现有文档。
• 删除规则： 控制谁可以删除文档。

安全规则中的变量

安全规则可以使用多种变量，包括：

• request.auth: 包含用户的身份信息，例如用户的 ID (request.auth.uid)。
• resource: 包含文档的数据，例如 resource.data.name。
• request.resource: 包含即将写入的数据，例如 request.resource.data.name。

安全规则中的函数

安全规则可以使用多种内置函数，例如：

• get(): 获取其他文档的数据。
• exists(): 检查文档是否存在。
• string.matches(): 检查字符串是否匹配正则表达式。

安全规则的最佳实践

• 默认拒绝： 首先拒绝所有访问，然后逐步添加允许规则。
• 使用身份验证： 尽可能使用身份验证来控制访问权限。
• 验证数据： 在写入数据之前，验证数据的有效性。
• 使用函数： 使用函数来简化安全规则。
• 测试安全规则： 使用 Firestore 模拟器来测试安全规则。

举个栗子 🌰

假设我们需要允许用户只能读取自己的个人资料，并且只能更新自己的年龄和邮箱。我们可以使用以下安全规则：

service cloud.firestore {
  match /databases/{database}/documents {
    match /users/{userId} {
      allow read: if request.auth != null && request.auth.uid == userId;
      allow update: if request.auth != null && request.auth.uid == userId
                    && request.resource.data.keys().hasOnly(['age', 'email']);
    }
  }
}

这个规则允许用户读取自己的个人资料，并且只允许更新 age 和 email 字段。 request.resource.data.keys().hasOnly(['age', 'email']) 确保用户只能更新这两个字段，而不能修改其他字段，例如 name。

嵌套字段与安全规则

安全规则也可以应用于嵌套字段。例如，我们可以限制只有管理员才能修改用户的 address.city 字段：

service cloud.firestore {
  match /databases/{database}/documents {
    match /users/{userId} {
      allow update: if request.auth != null && request.auth.uid == userId
                    && request.auth.token.admin == true; // 假设用户身份信息中包含 admin 字段
    }
  }
}

这个规则只允许 admin 字段为 true 的用户更新用户的 address.city 字段。

第三幕：索引与安全规则的完美结合 🤝

索引和安全规则就像一对默契的舞伴，一个负责提升查询效率，一个负责保护数据安全。它们需要完美配合，才能让你的 Firestore 应用安全高效地运行。

如何确保索引与安全规则的兼容性？

• 查询必须满足安全规则： Firestore 会在执行查询之前，检查查询是否满足安全规则。如果查询不满足安全规则，Firestore 会拒绝执行查询。
• 索引必须支持安全规则： 如果你的安全规则使用了复杂的条件，Firestore 可能无法使用索引来优化查询。在这种情况下，你需要调整你的安全规则或索引，以确保它们能够兼容。

举个栗子 🌰

假设我们需要查询所有居住在“火星”，并且年龄大于 25 岁的用户，并且只有管理员才能执行此查询。

我们可以使用以下安全规则：

service cloud.firestore {
  match /databases/{database}/documents {
    match /users/{userId} {
      allow read: if request.auth != null && request.auth.token.admin == true;
    }
  }
}

这个规则只允许 admin 字段为 true 的用户读取 users 集合中的文档。

为了优化此查询，我们需要创建一个复合索引，索引 address.city 和 age 字段：

[
  {
    "collectionGroup": "users",
    "fields": [
      {
        "fieldPath": "address.city",
        "order": "ASCENDING"
      },
      {
        "fieldPath": "age",
        "order": "ASCENDING"
      }
    ],
    "queryScope": "COLLECTION"
  }
]

这样，只有管理员才能执行此查询，并且查询可以利用索引来提高效率。

尾声：数据世界的秩序与自由 🕊️

各位观众老爷们，今天的这场关于 Firestore 嵌套字段索引与安全规则的华丽探戈就到此结束了。希望通过今天的讲解，大家能够更好地理解 Firestore 的索引和安全规则，并能够灵活地运用它们来构建安全高效的 Firestore 应用。

记住，索引是速度的保证，安全规则是隐私的屏障。它们就像数据世界的秩序与自由，只有掌握了它们，才能在数据海洋中自由驰骋，而不必担心数据泄露或性能瓶颈。

最后，祝大家编码愉快，bug 远离！ 🍻