5 數(shù)據(jù)庫

這一章學(xué)習(xí)如何在Python中使用DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)），來對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和操作。本書使用SQLite作為示例。

注：按下Ctrl+F5，或Shift+F5可以清除瀏覽器緩存。

5.1 數(shù)據(jù)庫的分類

分為SQL（Structured Query Language）數(shù)據(jù)庫和NoSQL（Not Only SQL）數(shù)據(jù)庫。

• SQL：稍顯復(fù)雜，但不容易出錯，可以適應(yīng)大部分場景。
• NoSQL：靈活，效率高，可擴(kuò)展性好等。
  • 1、文檔存儲：使用類json格式來表示數(shù)據(jù)
  • 2、鍵值對存儲：通過鍵來存取數(shù)據(jù)，讀寫很快，常作為緩存使用。

5.2 ORM

ORM：Object-Relational Mapping，對象關(guān)系映射。

作用：

• 處理查詢參數(shù)的轉(zhuǎn)義，防止注入。
• 為不同的DBMS提供統(tǒng)一的接口。
• 能直接使用Python操作數(shù)據(jù)庫，不需要寫SQL語句。

ORM實現(xiàn)了三層映射關(guān)系：表 --> Python類，字段 --> 類屬性，記錄 --> 類實例。

# 定義表
from foo_orm import Model, Column, String 
class Contact(Model):
    __tablename__ = 'contacts'
    name = Column(String(100), nullable=False)
    
# 插入記錄
contact = Contact(name="zhang san")

5.3 使用Flask_SQLAlchemy

1、連接數(shù)據(jù)庫：

首先連接數(shù)據(jù)庫需要指定URI（Uniform Resource Identifier，統(tǒng)一資源標(biāo)識符），URL（統(tǒng)一資源定位符）是它的子集。

常用的數(shù)據(jù)庫URI格式：（p143）

SQLite是基于文件的DBMS，不需要數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，只需要指定數(shù)據(jù)庫文件的絕對路徑。配置數(shù)據(jù)庫URI的代碼如下：

from flask import Flask
import os
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

app = Flask(__name__)
t = app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = os.getenv('DATABASE_URL', 'sqlite:///' + os.path.join(app.root_path, 'data.db'))
db = SQLAlchemy(app)

print(t)
print(db)

運行輸出：

sqlite:///D:\code_all\gitCode\helloflask_learn\數(shù)據(jù)庫\data.db
<SQLAlchemy>

補充：os.getenv是一個Python標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，它用于從環(huán)境變量中獲取指定的值。這個函數(shù)的第一個參數(shù)是要查找的環(huán)境變量名稱，第二個參數(shù)是默認(rèn)值，如果未找到指定的環(huán)境變量，則返回這個默認(rèn)值。

2、定義數(shù)據(jù)庫模型：

模型類繼承自SQLAlchemy提供的db.Model基類，表的字段由db.Column類的實例表示。

SQLAlchemy常用的字段類型：（p144）

常用的字段參數(shù)：（p145）

class Note(db.Model):
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    body = db.Column(db.Text)

• 表名稱會根據(jù)模型的類名稱自動生成，可用__tablename__屬性指定。

• 字段名默認(rèn)為類屬性名，看用name關(guān)鍵字參數(shù)指定。

3、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和表：

db.create_all()

可以查看模型對象的建表SQL語句：

from app import Note
from sqlalchemy.schema import CreateTable
print(CreateTable(Note.__table__))

改動模型類后，再次調(diào)用create_all()不會更新表結(jié)構(gòu)?？梢哉{(diào)用drop_all()方法刪除數(shù)據(jù)庫和表，然后重建。

可以自定義一個flaks命令完成數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建工作，對于sqlite創(chuàng)建成功后會生成一個數(shù)據(jù)庫文件，如data.db。

import click
@app.cli.command()
def initdb():
    db.create_all()
    click.echo('Initialized database')

5.4 數(shù)據(jù)庫操作

SQLAlchemy使用數(shù)據(jù)庫會話（也稱為事務(wù)）來管理數(shù)據(jù)庫操作，會話代表一個臨時存儲區(qū)，對會話對象調(diào)用commit()方法時，改動才被提交到數(shù)據(jù)庫。調(diào)用rollback()方法可以撤銷會話中未提交的改動。

1、CRUD：

即Create、Read、Update、Delete。

• Create

note = Note(body='hello, world')
db.session.add(note)
db.session.commit()

通過add_all()可以一次提交一個列表。

• Read

<模型類>.query.<過濾方法>.<查詢方法>
Note.query.filter(Note.body=='hello, world').first

Query對象調(diào)用過濾方法的返回值仍然是一個Query對象，就像SQL的操作對象和返回結(jié)果都是表。查詢方法返回的是模型類實例。

常用的SQLAchemy查詢方法：（p148） all()，first()， count()， paginate()，get(ident)等

常用過濾方法：（p150） filter()，filter_by()，order_by()，limit()，group_by()等

常用查詢操作符：（p150） LIKE，IN，NOT IN，AND，OR等。

• Update

note = Note.query.get(2)
note.body = 'hello, flask'
db.session.commit()

• Delete

note = Note.query.get(2)
db.session.delete(note)
db.session.commit()

2、在視圖函數(shù)里操作數(shù)據(jù)庫：

與在python shell中基本一致。

5.5 定義關(guān)系

1、配置Python Shell上下文

使用app.shell_context_processor裝飾器注冊一個shell上下文處理函數(shù)，返回包含變量和變量值的字典。

@app.shell_context_processor
def make_shell_context():
    return dict(db=db, Note=Note)

2、一對多關(guān)系

定義一對多關(guān)系包含兩個部分：定義外鍵，和定義關(guān)系屬性。其中關(guān)系屬性相當(dāng)于一個快捷查詢，不會作為字段被寫入到數(shù)據(jù)庫中。下面的關(guān)系屬性articles會返回該作者所有文章的記錄列表。

class Author(db.Model):
    ...
    articles = db.relationship('Article')
    
class Article(db.Model):
    ...
    author_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('athor.id'))

可以在兩側(cè)都定義一個關(guān)系屬性，稱為雙向關(guān)系，需要用到back_populates關(guān)鍵字參數(shù)，值為另一側(cè)的關(guān)系屬性名。

class Author(db.Model):
    ...
    articles = db.relationship('Article', back_populates='author')

class Article(db.Model):
    ...
    author_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('athor.id'))
    author = db.relationship('Author', back_populates='articles')

可以使用backref簡化關(guān)系定義，（p163）

疑惑：為什么要手動在兩側(cè)都指定反向引用，而不是添加了外鍵屬性之后就自動的呢？是采用了數(shù)據(jù)庫中的索引嗎？

定義關(guān)系后，建立關(guān)系有兩種方式，一種是為外鍵字段賦值，另一種是通過操作關(guān)系屬性。

# 為外鍵字段賦值
article_A.author_id = 1
# 操作關(guān)系屬性: append, remove, pop
Mike.articles.append(article_A)

常用關(guān)系函數(shù)參數(shù)：p161

常用關(guān)系記錄加載方式：p161

3、一對一關(guān)系

實際上是在通過建立一對多關(guān)系的雙向關(guān)系的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)化而來，只是在原來”一“的一方設(shè)置userlist=False，將集合屬性變?yōu)闃?biāo)量屬性。此后，無法再使用列表語義操作，如append方法。

class Contry(db.Model):
    ...
    capital = db.relationship('Capital', uselist=False)
class Capital(db.Model):
    ...
    contry_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('country.id'))
    contry = db.relationship('Country')

4、多對多關(guān)系

一對多關(guān)系中在“多”的一方存放外鍵，則“多”一方的每條記錄只能有一條關(guān)系。我們可以單獨創(chuàng)建一個關(guān)聯(lián)表(db.Table)來存儲外鍵，表示多對多關(guān)系。使用secondary參數(shù)來指定關(guān)聯(lián)表。

association_table = db.Table(
    'association',
	db.Column('student_id', db.Integer, db.ForeignKey('student.id')),
	db.Column('teacher_id', db.Integer, db.ForeignKey('teacher.id')))

class Student(db.Model):
    ...
    teachers = db.relationship('Teacher', secondary=association_table, back_populates='students')

class Teacher(db.Model):
    ...
    students = db.relationship('Student', secondary=association_table, back_populates='teachers')    

5.6 更新數(shù)據(jù)庫表

1、重新生成表

方法很簡單，但缺點是會丟失原來的所有數(shù)據(jù)。

db.drop_all()
db.create_all()

2、使用Flask-Migrate遷移（p169）

可以保留數(shù)據(jù)庫中原有的數(shù)據(jù)。自動生成的遷移命令不一定可靠，必要時檢查一下。

flask db init # 創(chuàng)建遷移環(huán)境
flask db migrate # 生成遷移腳本
flask db upgrade # 應(yīng)用遷移
flask db downgrade # 撤銷一次遷移

5.7 數(shù)據(jù)庫進(jìn)階

1、級聯(lián)操作（p172）

在relationship方法可以配置cascade參數(shù)，所有可用值為save-update，merge，refresh-expire，expunge，delete。默認(rèn)值為save-update，merge。

class Post(db.Model):
    ...
	comments = db.relationship(..., cascade='save-update, merge, delete')

• save-update：db.session.add()將Post對象添加到數(shù)據(jù)庫會話時，相關(guān)的Comment對象也會被添加到數(shù)據(jù)庫會話。

• delete：Post記錄被刪除時，相關(guān)的Comment記錄也會被刪除。

• delete-orphan：Post與Comment記錄解除關(guān)系操作時，相應(yīng)的Comment記錄會被刪除。

• all：包含除了delete-orphan之外的所有可用值。

2、事件監(jiān)聽（p176）

在Flask中有請求回調(diào)函數(shù)，而SQLAlchemy也提供了listens_for()裝飾器來注冊事件回調(diào)函數(shù)。裝飾器接受兩個參數(shù)，target表示監(jiān)聽的對象，identifier表示被監(jiān)聽事件的類型。被注冊的監(jiān)聽函數(shù)需要接收對應(yīng)事件方法的所有參數(shù)。

疑惑：“事件方法”指什么？怎么知道它有哪些參數(shù)？

class Draft(db.Model):
    ...
    edit_time = ...
    
@db.event.listens_for(Draft.body, 'set', named=True)
def increment_edit_time(**kwargs):
    if kwargs['target'].edit_time is not None:
        kwargs['target'].edit_time += 1

設(shè)置named參數(shù)為True可以使用kwargs接收所有參數(shù)（不知道為啥）。kwargs中的target參數(shù)表示觸發(fā)事件的模型類實例。

小結(jié)

SQLAlchemy入門教程：（p177）http://docs.sqlalchemy.org/en/latest/orm/tutorial.html

數(shù)據(jù)庫這一章我看得有點拖拉，正值開學(xué)，可能需要好些天才能找回學(xué)習(xí)狀態(tài)。大部分東西我還是之前都有所了解，因此看得比較流暢。在最近開發(fā)自己的玩具程序的過程中，數(shù)據(jù)庫這一環(huán)節(jié)可給我制造了不少麻煩（特別是配環(huán)境），它在我眼里的黑盒程度又比較高，書中說到本章只是一個簡單的介紹，不過暫時于我也夠用了。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-708657.html

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