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数据库

ORM 框架

Web 开发中，一个重要的组成部分便是数据库了。Web 程序中最常用的莫过于关系型数据库了，也称 SQL 数据库。另外，文档数据库（如 mongodb）、键值对数据库（如 redis）近几年也逐渐在 web 开发中流行起来，我们习惯把这两种数据库称为 NoSQL 数据库。

本书中，我们使用的数据库仍是常见的 SQL 数据库。大多数的关系型数据库引擎（比如 MySQL、Postgres 和 SQLite）都有对应的 Python 包。在这里，我们不直接使用这些数据库引擎提供的 Python 包，而是使用对象关系映射（Object-Relational Mapper, ORM）框架，它将低层的数据库操作指令抽象成高层的面向对象操作。也就是说，如果我们直接使用数据库引擎，我们就要写 SQL 操作语句，但是，如果我们使用了 ORM 框架，我们对诸如表、文档此类的数据库实体就可以简化成对 Python 对象的操作。

Python 中最广泛使用的 ORM 框架是 SQLAlchemy，它是一个很强大的关系型数据库框架，不仅支持高层的 ORM，也支持使用低层的 SQL 操作，另外，它也支持多种数据库引擎，如 MySQL、Postgres 和 SQLite 等。

Flask-SQLAlchemy

在 Flask 中，为了简化配置和操作，我们使用的 ORM 框架是 Flask-SQLAlchemy，这个 Flask 扩展封装了 SQLAlchemy 框架。在 Flask-SQLAlchemy 中，数据库使用 URL 指定，下表列出了常见的数据库引擎和对应的 URL。

数据库引擎 URL
MySQL mysql://username:password@hostname/database
Postgres postgresql://username:password@hostname/database
SQLite (Unix) sqlite:////absolute/path/to/database
SQLite (Windows) sqlite:///c:/absolute/path/to/database

上面的表格中，username 和 password 表示登录数据库的用户名和密码，hostname 表示 SQL 服务所在的主机，可以是本地主机（localhost）也可以是远程服务器，database 表示要使用的数据库。有一点需要注意的是，SQLite 数据库不需要使用服务器，它使用硬盘上的文件名作为 database。

一个最小的应用

创建数据库

首先，我们使用 pip 安装 Flask-SQLAlchemy:

$ pip install flask-sqlalchemy

接下来，我们配置一个简单的 SQLite 数据库：

$ cat app.py
# -*- coding: utf-8 -*-

from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///db/users.db'
app.config['SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS'] = True
db = SQLAlchemy(app)


class User(db.Model):
    """定义数据模型"""
    __tablename__ = 'users'
    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

这里有几点需要注意的是：

  1. app 应用配置项 "SQLALCHEMY_DATABASE_URI" 指定了 SQLAlchemy 所要操作的数据库，这里我们使用的是 SQLite，数据库 URL 以 "sqlite:///" 开头，后面的 "db/users.db" 表示数据库文件存放在当前目录的 "db" 子目录中的 "users.db" 文件。当然，你也可以使用绝对路径，如 "/tmp/users.db" 等。
  2. db 对象是 SQLAlchemy 类的实例，表示程序使用的数据库。
  3. 我们定义的 "User" 模型必须继承自 "db.Model"，这里的模型其实就对应着数据库中的表。其中，类变量__tablename__ 定义了在数据库中使用的表名，如果该变量没有被定义，Flask-SQLAlchemy 会使用一个默认名字。

接着，我们创建表和数据库。为此，我们先在当前目录创建 "db" 子目录和新建一个 "users.db" 文件，然后在交互式 Python shell 中导入 db 对象并调用 SQLAlchemy 类的 create_all() 方法：

$ mkdir db && cd db && touch users.db
$ python
>>> from app import db
>>> db.create_all()

我们验证一下，"users" 表是否创建成功：

$ sqlite3 db/users.db    # 打开数据库文件
SQLite version 3.8.10.2 2015-05-20 18:17:19
Enter ".help" for usage hints.

sqlite> .schema users   # 查看 "user" 表的 schema
CREATE TABLE users (
        id INTEGER NOT NULL,
        username VARCHAR(80),
        email VARCHAR(120),
        PRIMARY KEY (id),
        UNIQUE (username),
        UNIQUE (email)
);

插入数据

现在，我们创建一些用户：

>>> from app import db
>>> from app import User
>>>
>>> admin = User('admin', '[email protected]')
>>> guest = User('guest', '[email protected]')
>>> 
>>> db.session.add(admin)
>>> db.session.add(guest)
>>> db.session.commit()

这里有一点要注意的是，我们在将数据添加到会话后，在最后要记得调用 "db.session.commit()" 提交事务，这样，数据才会被写入到数据库。

查询数据

查询数据主要是用 "query" 接口，例如 all() 方法返回所有数据，filter_by() 方法对查询结果进行过滤，参数是键值对，更多方法可以查看这里。

>>> from app import User
>>> users = User.query.all()
>>> users
[<User u'admin'>, <User u'guest'>]
>>>
>>> admin = User.query.filter_by(username='admin').first()
>>> admin
<User u'admin'>
>>> admin.email
u'[email protected]'

如果我们想查看 SQLAlchemy 为查询生成的原生 SQL 语句，只需要把 query 对象转化成字符串：

>>> str(User.query.filter_by(username='guest'))
'SELECT users.id AS users_id, users.username AS users_username, users.email AS users_email \nFROM users \nWHERE users.username = :username_1'

更新数据

更新数据也用 "add()" 方法，如果存在要更新的对象，SQLAlchemy 就更新该对象而不是添加。

>>> from app import db
>>> from app import User
>>>
>>> admin = User.query.filter_by(username='admin').first()
>>>
>>> admin.email = '[email protected]'
>>> db.session.add(admin)
>>> db.session.commit()
>>>
>>> admin = User.query.filter_by(username='admin').first()
>>> admin.email
u'[email protected]'

删除数据

删除数据用 "delete()" 方法，同样要记得 "delete" 数据后，要调用 "commit()" 提交事务：

>>> from app import db
>>> from app import User
>>>
>>> admin = User.query.filter_by(username='admin').first()
>>> db.session.delete(admin)
>>> db.session.commit()