SQLAlchemy 连接使用数据库

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相对于 Django 来说，Flask 并没有 Django 中自带的那种 ORM 框架，但是我们可以利用第三方的 ORM 框架来进行操作，比如我们这里介绍的 SQLAlchemy。

接下来这一篇笔记将会介绍如何使用 SQLAlchemy 连接数据库、建立模型、操作表、以及查询操作表数据等内容。

以下是本篇笔记目录：

0. 模块安装
1. 数据库的连接与使用ORM
2. 模型的建立与 ORM Session 的使用
3. 表操作
4. 创建表数据
5. 查询表数据
6. 更新表数据
7. 删除表数据

0、模块安装

对于 SQLAlchemy 来说，它还需要使用 pymysql 这个库来进行数据库的操作，所以这里我们安装的模块如下：

pip3 install sqlalchemy==2.0.19
pip3 install pymysql==1.1.0

1、数据库的连接与使用

以下是使用 SQLAlchemy 对数据库进行连接以及一个简单的查询示例：

from sqlalchemy import create_engine, text

engine = create_engine("mysql+pymysql://root:123456@192.168.1.5:3306/db_test?charset=utf8")

with engine.connect() as conn:
    sql = "select id, name from users"
    result = conn.execute(text(sql))
    print(result.all())

# [(1, 'admin'), (2, 'user_1')]

在这里，我们预设在 db_test 这个库下有一张表名为 users 的表，然后使用原生的 SQL 语句进行了查询和打印操作，这个操作其实就跟直接使用 pymysql 模块操作数据库没有区别。

如果是插入、更新语句的话，在后面还需要加上 conn.commit() 提交操作。

2、ORM 模型的建立与 ORM Session 的使用

接下来我们定义一个 ORM 模型，其实这里的 ORM 模型就跟 Django 的模型类似了，不过在语法上有一些区别：

from sqlalchemy.orm import DeclarativeBase
from sqlalchemy import Column, Integer, String, Text, DateTime, func

class Base(DeclarativeBase):
    pass


class User(Base):
    __tablename__ = "users"

    id = Column(Integer, primary_key=True, autoincrement=True)
    name = Column(String(50), unique=True, nullable=False, comment="用户名")
    email = Column(String(120), default="", comment="邮箱")
    remark = Column(Text, default="", comment="备注信息")
    created_time = Column(DateTime, server_default=func.now(), comment="创建时间")
    updated_time = Column(DateTime, server_default=func.now(), onupdate=func.now(), comment="修改时间")

在这里，我们定义了一个 Base 类，继承于 DeclarativeBase，DeclarativeBase 是用于定义 ORM 模型的基类，提供了一些方便的功能，使得使用 ORM 进行数据库操作更加简单和直观，比如提供了一些 query 的方法，这个我们后面再介绍。

对于 User 这个 class，一个类似于 Django 的 ORM 的 SQLAlchemy 的 ORM 模型就搭建完成了。

其中，Integer，String，Text，DateTime 这些都是各自对应到数据库的字段

对于定义的 Column()，有很多字段的属性，比如 primary_key 主键，auto_increment 自增，default 默认值，nullable 是否允许为 Null 等

在这里，created_time 和 updated_time 实现的是 Django 的日期时间字段里 auto_now_add 和 auto_now 属性，即为创建或者修改的时候值为当前时间

接下来介绍一下 ORM Session 的定义，以下是一个示例：

from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import scoped_session, sessionmaker

engine = create_engine("mysql+pymysql://root:123456@192.168.1.5:3306/db_test?charset=utf8")

db_session = scoped_session(
    sessionmaker(
        autoflush=False,
        bind=engine
    )
)

上面的操作中，sessionmaker() 通过 engine 创建了一个会话工厂对象，然后通过 scoped_session() 函数创建了一个 scoped_session 对象

我们可以直接使用上面定义出来的 db_session 对数据库进行操作，也可以对其进行实例化后操作：

db_session.do_something()
// 直接用 db_session 操作数据库

session = db_session()
session.db_something()
// 用 db_session 实例化结果操作数据库

他们的使用对象虽然不同，但在功能上都提供了线程本地的会话对象，可以在多线程应用程序中安全地使用。

3、表操作

下面介绍一下 SQLAlchemy 如何操作表。

1. 创建表

在前面我们定义了 engine 和 Base 基类和 User 这个表的 class 之后，我们可以使用下面的方式创建全部定义的表：

Base.metadata.create_all(bind=engine)

执行上面的语句之后，User 这个 class 对应的表就会被创建到数据库中。

可以把上面这个语句添加到项目的启动步骤中，因为这个操作会创建库里没有的表，已有的就不会重复执行了。

2. 修改表结构

SQLAlchemy 不支持通过函数的形式直接修改表结构，但是可以执行原生的 SQL 来进行 ALTER TABLE 的操作。

或者通过下面的删除表操作删除，再进行 create_all() 操作，但是这样的话，原表的数据就不存在了。

3. 删除表

删除表的操作与创建的方式类似，如下：

Base.metadata.drop_all(bind=engine)

这样，所有继承了 Base 基类的表都会被删除

如果要执行删除单张表，可以使用 Table 的 drop() 函数：

from sqlalchemy import Table, MetaData

meta_data = MetaData()
table_name = "users"
user_table = Table(table_name, meta_data, autoload_with=engine)
user_table.drop(bind=engine)

4、创建表数据

1. 创建单条数据

u = User(name="admin", email="[e-mail]")
db_session.add(u)
db_session.commit()

使用 add() 添加，然后进行 commit 操作

2. 创建多条数据

u1 = User(name="user_1", email="[e-mail]")
u2 = User(name="user_2", email="[e-mail]")
db_session.add_all([u1, u2])
db_session.commit()

批量创建使用 add_all() 函数。

5、查询表数据

1. 根据主键 id 查询数据

user = db_session.get(User, 1)

返回的 user 就是一个前面我们定义好的 User 对象

2. 条件查询

条件查询，可以有两个操作，一个是 where()，一个是 filter()，这两者在效果上是相同的，都是作用于条件查询。

比如，我们要查询 name 字段的值为 "admin" 以及 id 字段的值为 1 的数据，且返回 id, name, email 字段，可以使用 query() 来进行字段限制，如下操作：

query = db_session.query(User.id, User.name, User.email).filter(User.name == "admin").filter(User.id == 1)

query = db_session.query(User.id, User.name, User.email).filter(User.name == "admin").where(User.id == 1)

query = db_session.query(User.id, User.name, User.email).where(User.name == "admin").filter(User.id == 1)

query = db_session.query(User.id, User.name, User.email).where(User.name == "admin").where(User.id == 1)

如果我们想要一条数据，可以使用 first()，如果想要符合条件的全部数据，可以使用 all()

query.first()
# (1, 'admin', '[e-mail]')

query.all()
# [(1, 'admin', '[e-mail]')]

除此之外，我们还可以将 db_session.query_property() 赋值给 Base.query，后面就可以直接通过 User 进行查询操作

Base.query = db_session.query_property()

User.query.filter(User.name == "admin").filter(User.id == 1)

然后通过 first() 或者 all() 返回的就是定义的 User 的对象

6、更新表数据

对于我们获取到的 ORM 模型实例，比如我们在前面通过主键 id 获取到的数据，或者在 db_session.query() 中不指定字段，直接指定模型获取到的数据，我们可以直接对其字段进行修改，然后 commit

user_1 = db_session.get(User, 1)
user_1.email = "[e-mail]"
db_session.add(user_1)

user_2 = db_session.query(User).filter(User.id == 2).first()
user_2.email = "[e-mail]"
db_session.add(user_2)

db_session.commit()

或者我们前面的 query 属性的方式也可以：

User.query.filter(User.id == 1).update({"email": "[e-mail]"})
db_session.commit()

7、删除表数据

1. 单条记录删除

user = db_session.get(User, 2)
db_session.delete(user)
db_session.commit()

2. 根据条件批量删除

User.query.filter(User.id == 3).delete()
db_session.commit()

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