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在Python程序和Flask框架中使用SQLAlchemy的教程

 更新時間：2016年06月06日 17:15:37   作者：人世間  
SQLAlchemy為Python程序與SQL語句之間建立了映射,是Python操作數(shù)據(jù)庫的利器,這里我們將來看在Python程序和Flask框架中使用SQLAlchemy的教程,需要的朋友可以參考下

ORM 江湖
曾幾何時，程序員因為懼怕SQL而在開發(fā)的時候小心翼翼的寫著sql，心中總是少不了恐慌，萬一不小心sql語句出錯，搞壞了數(shù)據(jù)庫怎么辦？又或者為了獲取一些數(shù)據(jù)，什么內外左右連接，函數(shù)存儲過程等等。毫無疑問，不搞懂這些，怎么都覺得變扭，說不定某天就跳進了坑里，叫天天不應，喊地地不答。

ORM 的出現(xiàn)，讓畏懼SQL的開發(fā)者，在坑里看見了爬出去的繩索，仿佛天空并不是那么黑暗，至少再暗，我們也有了眼睛。顧名思義，ORM 對象關系映射，簡而言之，就是把數(shù)據(jù)庫的一個個table(表)，映射為編程語言的class(類)。

python中比較著名的ORM框架有很多，大名頂頂?shù)?SQLAlchemy 是python世界里當仁不讓的ORM框架。江湖中peewee，strom， pyorm，SQLObject 各領風騷，可是最終還是SQLAlchemy 傲視群雄。

SQLAlchemy 簡介
SQLAlchemy 分為兩個部分，一個用于 ORM 的對象映射，另外一個是核心的 SQL expression 。第一個很好理解，純粹的ORM，后面這個不是 ORM，而是DBAPI的封裝，當然也提供了很多方法，避免了直接寫sql，而是通過一些sql表達式。使用 SQLAlchemy 則可以分為三種方式。

  • 使用 sql expression ，通過 SQLAlchemy 的方法寫sql表達式，簡介的寫sql
  • 使用 raw sql， 直接書寫 sql
  • 使用 ORM 避開直接書寫 sql

本文先探討 SQLAlchemy的 sql expresstion 部分的用法。主要還是跟著官方的 SQL Expression Language Tutorial.介紹

為什么要學習 sql expresstion ，而不直接上 ORM？因為后面這個兩個是 orm 的基礎。并且，即是不使用orm，后面這兩個也能很好的完成工作，并且代碼的可讀性更好。純粹把SQLAlchemy當成dbapi使用。首先SQLAlchemy 內建數(shù)據(jù)庫連接池，解決了連接操作相關繁瑣的處理。其次，提供方便的強大的log功能，最后，復雜的查詢語句，依靠單純的ORM比較難實現(xiàn)。

實戰(zhàn)
連接數(shù)據(jù)庫
首先需要導入 sqlalchemy 庫，然后建立數(shù)據(jù)庫連接，這里使用 mysql。通過create_engine方法進行

from sqlalchemy import create_engine
engine = create_engine("mysql://root:@localhost:3306/webpy?charset=utf8",encoding="utf-8", echo=True)

create_engine 方法進行數(shù)據(jù)庫連接，返回一個 db 對象。里面的參數(shù)表示

數(shù)據(jù)庫類型://用戶名:密碼（沒有密碼則為空，不填）@數(shù)據(jù)庫主機地址/數(shù)據(jù)庫名?編碼
echo = True 是為了方便 控制臺 logging 輸出一些sql信息，默認是False
通過這個engine對象可以直接execute 進行查詢，例如 engine.execute("SELECT * FROM user") 也可以通過 engine 獲取連接在查詢，例如 conn = engine.connect() 通過 conn.execute()方法進行查詢。兩者有什么差別呢？

直接使用engine的execute執(zhí)行sql的方式, 叫做connnectionless執(zhí)行,
借助 engine.connect()獲取conn, 然后通過conn執(zhí)行sql, 叫做connection執(zhí)行
主要差別在于是否使用transaction模式, 如果不涉及transaction, 兩種方法效果是一樣的. 官網推薦使用后者。
定義表
定義數(shù)據(jù)表，才能進行sql表達式的操作，畢竟sql表達式的表的確定，是sqlalchemy制定的，如果數(shù)據(jù)庫已經存在了數(shù)據(jù)表還需要定義么？當然，這里其實是一個映射關系，如果不指定，查詢表達式就不知道是附加在那個表的操作，當然定義的時候，注意表名和字段名，代碼和數(shù)據(jù)的必須保持一致。定義好之后,就能創(chuàng)建數(shù)據(jù)表，一旦創(chuàng)建了，再次運行創(chuàng)建的代碼，數(shù)據(jù)庫是不會創(chuàng)建的。

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'ghost'

from sqlalchemy import create_engine, Table, Column, Integer, String, MetaData, ForeignKey
# 連接數(shù)據(jù)庫 
engine = create_engine("mysql://root:@localhost:3306/webpy?charset=utf8",encoding="utf-8", echo=True)
# 獲取元數(shù)據(jù)
metadata = MetaData()
# 定義表
user = Table('user', metadata,
  Column('id', Integer, primary_key=True),
  Column('name', String(20)),
  Column('fullname', String(40)),
 )

address = Table('address', metadata,
  Column('id', Integer, primary_key=True),
  Column('user_id', None, ForeignKey('user.id')),
  Column('email', String(60), nullable=False)
 )
# 創(chuàng)建數(shù)據(jù)表，如果數(shù)據(jù)表存在，則忽視
metadata.create_all(engine)
# 獲取數(shù)據(jù)庫連接
conn = engine.connect()

插入 insert
有了數(shù)據(jù)表和連接對象，對應數(shù)據(jù)庫操作就簡單了。

>>> i = user.insert() # 使用查詢
>>> i 
<sqlalchemy.sql.dml.Insert object at 0x0000000002637748>
>>> print i # 內部構件的sql語句
INSERT INTO "user" (id, name, fullname) VALUES (:id, :name, :fullname)
>>> u = dict(name='jack', fullname='jack Jone')
>>> r = conn.execute(i, **u) # 執(zhí)行查詢，第一個為查詢對象，第二個參數(shù)為一個插入數(shù)據(jù)字典，如果插入的是多個對象，就把對象字典放在列表里面
>>> r
<sqlalchemy.engine.result.ResultProxy object at 0x0000000002EF9390>
>>> r.inserted_primary_key # 返回插入行 主鍵 id
[4L]
>>> addresses
[{'user_id': 1, 'email': 'jack@yahoo.com'}, {'user_id': 1, 'email': 'jack@msn.com'}, {'user_id': 2, 'email': 'www@www.org'}, {'user_id': 2, 'email': 'wendy@aol.com'}]
>>> i = address.insert()
>>> r = conn.execute(i, addresses) # 插入多條記錄
>>> r
<sqlalchemy.engine.result.ResultProxy object at 0x0000000002EB5080>
>>> r.rowcount #返回影響的行數(shù)
4L

>>> i = user.insert().values(name='tom', fullname='tom Jim')
>>> i.compile()
<sqlalchemy.sql.compiler.SQLCompiler object at 0x0000000002F6F390>
>>> print i.compile()
INSERT INTO "user" (name, fullname) VALUES (:name, :fullname)
>>> print i.compile().params
{'fullname': 'tom Jim', 'name': 'tom'}
>>> r = conn.execute(i)
>>> r.rowcount
1L

查詢 select
查詢方式很靈活，多數(shù)時候使用 sqlalchemy.sql 下面的 select方法

>>> s = select([user]) # 查詢 user表
>>> s
<sqlalchemy.sql.selectable.Select at 0x25a7748; Select object>
>>> print s
SELECT "user".id, "user".name, "user".fullname 
FROM "user"

如果需要查詢自定義的字段，可是使用 user 的cloumn 對象，例如

>>> user.c # 表 user 的字段column對象
<sqlalchemy.sql.base.ImmutableColumnCollection object at 0x0000000002E804A8>
>>> print user.c
['user.id', 'user.name', 'user.fullname']
>>> s = select([user.c.name,user.c.fullname])
>>> r = conn.execute(s)
>>> r
<sqlalchemy.engine.result.ResultProxy object at 0x00000000025A7748>
>>> r.rowcount # 影響的行數(shù)
5L
>>> ru = r.fetchall() 
>>> ru
[(u'hello', u'hello world'), (u'Jack', u'Jack Jone'), (u'Jack', u'Jack Jone'), (u'jack', u'jack Jone'), (u'tom', u'tom Jim')]
>>> r 
<sqlalchemy.engine.result.ResultProxy object at 0x00000000025A7748>
>>> r.closed # 只要 r.fetchall() 之后，就會自動關閉 ResultProxy 對象
True

同時查詢兩個表

>>> s = select([user.c.name, address.c.user_id]).where(user.c.id==address.c.user_id) # 使用了字段和字段比較的條件
>>> s
<sqlalchemy.sql.selectable.Select at 0x2f03390; Select object>
>>> print s
SELECT "user".name, address.user_id 
FROM "user", address 
WHERE "user".id = address.user_id

操作符

>>> print user.c.id == address.c.user_id # 返回一個編譯的字符串
"user".id = address.user_id
>>> print user.c.id == 7
"user".id = :id_1 # 編譯成為帶參數(shù)的sql 語句片段字符串
>>> print user.c.id != 7
"user".id != :id_1
>>> print user.c.id > 7
"user".id > :id_1
>>> print user.c.id == None
"user".id IS NULL
>>> print user.c.id + address.c.id # 使用兩個整形的變成 +
"user".id + address.id
>>> print user.c.name + address.c.email # 使用兩個字符串 變成 ||
"user".name || address.email

操作連接
這里的連接指條件查詢的時候，邏輯運算符的連接，即 and or 和 not

>>> print and_(
  user.c.name.like('j%'),
  user.c.id == address.c.user_id,
  or_(
   address.c.email == 'wendy@aol.com',
   address.c.email == 'jack@yahoo.com'
  ),
  not_(user.c.id>5))
"user".name LIKE :name_1 AND "user".id = address.user_id AND (address.email = :email_1 OR address.email = :email_2) AND "user".id <= :id_1
>>>

得到的結果為 編譯的sql語句片段，下面看一個完整的例子

>>> se_sql = [(user.c.fullname +", " + address.c.email).label('title')]
>>> wh_sql = and_(
    user.c.id == address.c.user_id,
    user.c.name.between('m', 'z'),
    or_(
     address.c.email.like('%@aol.com'),
     address.c.email.like('%@msn.com')
    )
   )
>>> print wh_sql
"user".id = address.user_id AND "user".name BETWEEN :name_1 AND :name_2 AND (address.email LIKE :email_1 OR address.email LIKE :email_2)
>>> s = select(se_sql).where(wh_sql)
>>> print s
SELECT "user".fullname || :fullname_1 || address.email AS title 
FROM "user", address 
WHERE "user".id = address.user_id AND "user".name BETWEEN :name_1 AND :name_2 AND (address.email LIKE :email_1 OR address.email LIKE :email_2)
>>> r = conn.execute(s)
>>> r.fetchall()

使用 raw sql 方式

遇到負責的sql語句的時候，可以使用 sqlalchemy.sql 下面的 text 函數(shù)。將字符串的sql語句包裝編譯成為 execute執(zhí)行需要的sql對象。例如：、

>>> text_sql = "SELECT id, name, fullname FROM user WHERE id=:id" # 原始sql語句，參數(shù)用（ ：value）表示
>>> s = text(text_sql)
>>> print s
SELECT id, name, fullname FROM user WHERE id=:id
>>> s
<sqlalchemy.sql.elements.TextClause object at 0x0000000002587668>
>>> conn.execute(s, id=3).fetchall() # id=3 傳遞：id參數(shù)
[(3L, u'Jack', u'Jack Jone')]

連接 join
連接有join 和 outejoin 兩個方法，join 有兩個參數(shù)，第一個是join 的表，第二個是on 的條件，joing之后必須要配合select_from 方法：

>>> print user.join(address)
"user" JOIN address ON "user".id = address.user_id # 因為開啟了外鍵 ，所以join 能只能識別 on 條件
>>> print user.join(address, address.c.user_id==user.c.id) # 手動指定 on 條件
"user" JOIN address ON address.user_id = "user".id

>>> s = select([user.c.name, address.c.email]).select_from(user.join(address, user.c.id==address.c.user_id)) # 被jion的sql語句需要用 select_from方法配合


>>> s
<sqlalchemy.sql.selectable.Select at 0x2eb63c8; Select object>
>>> print s
SELECT "user".name, address.email 
FROM "user" JOIN address ON "user".id = address.user_id
>>> conn.execute(s).fetchall()
[(u'hello', u'jack@yahoo.com'), (u'hello', u'jack@msn.com'), (u'hello', u'jack@yahoo.com'), (u'hello', u'jack@msn.com'), (u'Jack', u'www@www.org'), (u'Jack', u'wendy@aol.com'), (u'Jack', u'www@www.org'), (u'Jack', u'wendy@aol.com')]

排序 分組 分頁
排序使用 order_by 方法，分組是 group_by ，分頁自然就是limit 和 offset兩個方法配合

>>> s = select([user.c.name]).order_by(user.c.name) # order_by
>>> print s
SELECT "user".name 
FROM "user" ORDER BY "user".name
>>> s = select([user]).order_by(user.c.name.desc())
>>> print s
SELECT "user".id, "user".name, "user".fullname 
FROM "user" ORDER BY "user".name DESC
>>> s = select([user]).group_by(user.c.name)  # group_by
>>> print s
SELECT "user".id, "user".name, "user".fullname 
FROM "user" GROUP BY "user".name
>>> s = select([user]).order_by(user.c.name.desc()).limit(1).offset(3) # limit(1).offset(3)
>>> print s
SELECT "user".id, "user".name, "user".fullname 
FROM "user" ORDER BY "user".name DESC
 LIMIT :param_1 OFFSET :param_2
[(4L, u'jack', u'jack Jone')]

更新 update
前面都是一些查詢，更新和插入的方法很像，都是 表下面的方法，不同的是，update 多了一個 where 方法 用來選擇過濾

>>> s = user.update()
>>> print s
UPDATE "user" SET id=:id, name=:name, fullname=:fullname
>>> s = user.update().values(fullname=user.c.name)   # values 指定了更新的字段
>>> print s
UPDATE "user" SET fullname="user".name
>>> s = user.update().where(user.c.name == 'jack').values(name='ed') # where 進行選擇過濾
>>> print s 
UPDATE "user" SET name=:name WHERE "user".name = :name_1
>>> r = conn.execute(s)
>>> print r.rowcount   # 影響行數(shù)
3

還有一個高級用法，就是一次命令執(zhí)行多個記錄的更新，需要用到 bindparam 方法

>>> s = user.update().where(user.c.name==bindparam('oldname')).values(name=bindparam('newname')) # oldname 與下面的傳入的從拿書進行綁定，newname也一樣
>>> print s
UPDATE "user" SET name=:newname WHERE "user".name = :oldname
>>> u = [{'oldname':'hello', 'newname':'edd'},
{'oldname':'ed', 'newname':'mary'},
{'oldname':'tom', 'newname':'jake'}]
>>> r = conn.execute(s, u)
>>> r.rowcount
5L

刪除 delete
刪除比較容易，調用 delete方法即可，不加 where 過濾，則刪除所有數(shù)據(jù)，但是不會drop掉表，等于清空了數(shù)據(jù)表

>>> r = conn.execute(address.delete()) # 清空表
>>> print r
<sqlalchemy.engine.result.ResultProxy object at 0x0000000002EAF550>
>>> r.rowcount
8L
>>> r = conn.execute(users.delete().where(users.c.name > 'm')) # 刪除記錄
>>> r.rowcount
3L


flask-sqlalchemy
SQLAlchemy已經成為了python世界里面orm的標準，flask是一個輕巧的web框架，可以自由的使用orm，其中flask-sqlalchemy是專門為flask指定的插件。

安裝flask-sqlalchemy

pip install flask-sqlalchemy

初始化sqlalchemy

from flask import Flask
from flask.ext.sqlalchemy import SQLAlchemy


app = Flask(__name__)

#     dialect+driver://username:password@host:port/database?charset=utf8
# 配置 sqlalchemy 數(shù)據(jù)庫驅動://數(shù)據(jù)庫用戶名:密碼@主機地址:端口/數(shù)據(jù)庫?編碼
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'mysql://root:@localhost:3306/sqlalchemy?charset=utf8'
# 初始化
db = SQLAlchemy(app)

定義model

class User(db.Model):
 """ 定義了三個字段， 數(shù)據(jù)庫表名為model名小寫
 """
 id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
 username = db.Column(db.String(80), unique=True)
 email = db.Column(db.String(120), unique=True)

 def __init__(self, username, email):
  self.username = username
  self.email = email

 def __repr__(self):
  return '<User %r>' % self.username

 def save(self):
  db.session.add(self)
  db.session.commit()

創(chuàng)建數(shù)據(jù)表
數(shù)據(jù)包的創(chuàng)建使用sqlalchemy app，如果表已經存在，則忽略，如果不存在，則新建

>>> from yourapp import db, User
>>> u = User(username='admin', email='admin@example.com') # 創(chuàng)建實例
>>> db.session.add(u)          # 添加session
>>> db.session.commit()         # 提交查詢
>>> users = User.query.all()        # 查詢

需要注意的是，如果要插入中文，必須插入 unicode字符串

>>> u = User(username=u'人世間', email='rsj@example.com')
>>> u.save()

定義關系
關系型數(shù)據(jù)庫，最重要的就是關系。通常關系分為 一對一（例如無限級欄目），一對多（文章和欄目），多對多（文章和標簽）

one to many：
我們定義一個Category（欄目）和Post（文章），兩者是一對多的關系，一個欄目有許多文章，一個文章屬于一個欄目。

class Category(db.Model):
 id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
 name = db.Column(db.String(50))

 def __init__(self, name):
  self.name = name

 def __repr__(self):
  return '<Category %r>' % self.name

class Post(db.Model):
 """ 定義了五個字段，分別是 id，title，body，pub_date，category_id
 """
 id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
 title = db.Column(db.String(80))
 body = db.Column(db.Text)
 pub_date = db.Column(db.String(20))
 # 用于外鍵的字段
 category_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('category.id'))
 # 外鍵對象，不會生成數(shù)據(jù)庫實際字段
 # backref指反向引用，也就是外鍵Category通過backref(post_set)查詢Post
 category = db.relationship('Category', backref=db.backref('post_set', lazy='dynamic'))


 def __init__(self, title, body, category, pub_date=None):
  self.title = title
  self.body = body
  if pub_date is None:
   pub_date = time.time()
  self.pub_date = pub_date
  self.category = category

 def __repr__(self):
  return '<Post %r>' % self.title

 def save(self):
  db.session.add(self)
  db.session.commit()

如何使用查詢呢？

>>> c = Category(name='Python')
>>> c
<Category 'Python'>
>>> c.post_set
<sqlalchemy.orm.dynamic.AppenderBaseQuery object at 0x0000000003B58F60>
>>> c.post_set.all()
[]
>>> p = Post(title='hello python', body='python is cool', category=c)
>>> p.save()
>>> c.post_set
<sqlalchemy.orm.dynamic.AppenderBaseQuery object at 0x0000000003B73710>
>>> c.post_set.all() # 反向查詢
[<Post u'hello python'>]
>>> p
<Post u'hello python'>
>>> p.category
<Category u'Python'>
# 也可以使用category_id 字段來添加
>>> p = Post(title='hello flask', body='flask is cool', category_id=1)
>>> p.save()

many to many （評論已經指出，這樣的做法無法關聯(lián)刪除，簡書沒有刪除線格式，多多對例子作廢，在此提示，以免被誤導）
對于多對多的關系，往往是定義一個兩個model的id的另外一張表，例如 Post 和 Tag之間是多對多，需要定義一個 Post_Tag的表

post_tag = db.Table('post_tag',
     db.Column('post_id', db.Integer, db.ForeignKey('post.id')),
     db.Column('tag_id', db.Integer, db.ForeignKey('tag.id'))
    )

class Post(db.Model):

 id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
 # ... 省略
 # 定義一個反向引用，tag可以通過 post_set查詢到 post的集合
 tags = db.relationship('Tag', secondary=post_tag,
       backref=db.backref('post_set', lazy='dynamic'))

class Tag(db.Model):
 id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
 content = db.Column(db.String(10), unique=True)
 # 定義反向查詢
 posts = db.relationship('Post', secondary=post_tag,
       backref=db.backref('tag_set', lazy='dynamic'))

 def __init__(self, content):
  self.content = content

 def save(self):
  db.session.add(self)
  db.session.commit()

查詢：

>>> tag_list = []
>>> tags = ['python', 'flask', 'ruby', 'rails']
>>> for tag in tags:
  t = Tag(tag)
  tag_list.append(t)
>>> tag_list
[<f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CF28>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CF98>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CEB8>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CE80>]
>>> p
<Post u'hello python'>
>>> p.tags
[]
>>> p.tags = tag_list # 添加多對多的數(shù)據(jù)
>>> p.save()
>>> p.tags
[<f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CF28>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CF98>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CEB8>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CE80>]
>>> p.tag_set   # 反向查詢
<sqlalchemy.orm.dynamic.AppenderBaseQuery object at 0x0000000003B7C080>
>>> p.tag_set.all()
[<f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CF28>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CF98>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CEB8>, <f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CE80>]
>>> t = Tag.query.all()[1]
>>> t
<f_sqlalchemy.Tag object at 0x0000000003B7CF28>
>>> t.content
u'python'
>>> t.posts
[<Post u'hello python'>]
>>> t.post_set
<sqlalchemy.orm.dynamic.AppenderBaseQuery object at 0x0000000003B7C358>
>>> t.post_set.all()
[<Post u'hello python'>]
self one to one

自身一對一也是常用的需求，比如無限分級欄目

class Category(db.Model):
 id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
 name = db.Column(db.String(50))
 # 父級 id
 pid = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('category.id'))
 # 父欄目對象
 pcategory = db.relationship('Category', uselist=False, remote_side=[id], backref=db.backref('scategory', uselist=False))

 def __init__(self, name, pcategory=None):
  self.name = name
  self.pcategory = pcategory

 def __repr__(self):
  return '<Category %r>' % self.name

 def save(self):
  db.session.add(self)
  db.session.commit()

查詢：

>>> p = Category('Python')
>>> p
<Category 'Python'>
>>> p.pid
>>> p.pcategory # 查詢父欄目
>>> p.scategory # 查詢子欄目
>>> f = Category('Flask', p)
>>> f.save()
>>> f
<Category u'Flask'>
>>> f.pid
1L
>>> f.pcategory # 查詢父欄目
<Category u'Python'>
>>> f.scategory # 查詢父欄目
>>> p.scategory # 查詢子欄目
<Category u'Flask'>

關于 flask-sqlalchemy 定義models的簡單應用就這么多，更多的技巧在于如何查詢。

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