数据库表是一个二维表,包含多行多列。把一个表的内容用Python的数据结构表示出来的话,可以用一个list表示多行,list的每一个元素是tuple,表示一行记录,比如,包含id
和name
的user
表:
[
('1', 'Michael'),
('2', 'Bob'),
('3', 'Adam')
]
Python的DB-API返回的数据结构就是像上面这样表示的。
但是用tuple表示一行很难看出表的结构。如果把一个tuple用class实例来表示,就可以更容易地看出表的结构来:
class User(object):def __init__(self, id, name):
self.id = id
self.name = name
[
User('1', 'Michael'),
User('2', 'Bob'),
User('3', 'Adam')
]
这就是传说中的ORM技术:Object-Relational Mapping,把关系数据库的表结构映射到对象上。是不是很简单?
但是由谁来做这个转换呢?所以ORM框架应运而生。
在Python中,最有名的ORM框架是SQLAlchemy。我们来看看SQLAlchemy的用法。
首先通过easy_install或者pip安装SQLAlchemy:
$ easy_install sqlalchemy
然后,利用上次我们在MySQL的test数据库中创建的user
表,用SQLAlchemy来试试:
第一步,导入SQLAlchemy,并初始化DBSession:
from sqlalchemy import Column, String, create_engine #导入包
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
# 创建对象的基类:
Base = declarative_base()
#定义一个类
class User(Base):# 表的名字:
__tablename__ = 'user'# 表的结构:
id = Column(String(20), primary_key=True)
name = Column(String(20))
# 初始化数据库连接:
engine = create_engine('mysql+mysqlconnector://root:password@localhost:3306/test')
# 创建DBSession类型:
DBSession = sessionmaker(bind=engine)
以上代码完成SQLAlchemy的初始化和具体每个表的class定义。如果有多个表,就继续定义其他class,例如School:
class School(Base):
__tablename__ = 'school'
id = ...
name = ...
create_engine()
用来初始化数据库连接。SQLAlchemy用一个字符串表示连接信息:
'数据库类型+数据库驱动名称://用户名:口令@机器地址:端口号/数据库名'
你只需要根据需要替换掉用户名、口令等信息即可。让然还有其他参数,例如使用pymysql连接数据库时就可以
create_engine("mysql+pymysql://root:zhude123@localhost/test", echo=True)
engine = create_engine('mysql+pymysql://root:[email protected]/test?charset=utf8') #或这个写法
下面,我们看看如何向数据库表中添加一行记录。
由于有了ORM,我们向数据库表中添加一行记录,可以视为添加一个User
对象:
# 创建session对象:
session = DBSession()
# 创建新User对象:
new_user = User(id='5', name='Bob')
# 添加到session:
session.add(new_user)
# 提交即保存到数据库:
session.commit()
# 关闭session:
session.close()
可见,关键是获取session,然后把对象添加到session,最后提交并关闭。Session对象可视为当前数据库连接。
如何从数据库表中查询数据呢?有了ORM,查询出来的可以不再是tuple,而是User
对象。SQLAlchemy提供的查询接口如下:
# 创建Session:
session = DBSession()
# 创建Query查询,filter是where条件,最后调用one()返回唯一行,如果调用all()则返回所有行:
user = session.query(User).filter(User.id=='5').one()
# 打印类型和对象的name属性:print 'type:', type(user)
print 'name:', user.name
# 关闭Session:
session.close()
运行结果如下:
type: <class '__main__.User'>
name: Bob
可见,ORM就是把数据库表的行与相应的对象建立关联,互相转换。
由于关系数据库的多个表还可以用外键实现一对多、多对多等关联,相应地,ORM框架也可以提供两个对象之间的一对多、多对多等功能。
例如,如果一个User拥有多个Book,就可以定义一对多关系如下:
class User(Base):
__tablename__ = 'user'
id = Column(String(20), primary_key=True)
name = Column(String(20))
# 一对多:
books = relationship('Book')
class Book(Base):
__tablename__ = 'book'
id = Column(String(20), primary_key=True)
name = Column(String(20))
# “多”的一方的book表是通过外键关联到user表的:
user_id = Column(String(20), ForeignKey('user.id'))
当我们查询一个User对象时,该对象的books属性将返回一个包含若干个Book对象的list。
其实:
1、ORM框架的作用就是把数据库表的一行记录与一个对象互相做自动转换。
2、正确使用ORM的前提是了解关系数据库的原理。
拿到 session 后,就可以执行 SQL 了:
session.execute('create database abc')
print session.execute('show databases').fetchall()
session.execute('use abc')
# 建 user 表的过程略
print session.execute('select * from user where id = 1').first()
print session.execute('select * from user where id = :id', { 'id': 1}).first()
session.execute("update wangguan set 升级时间 =(select now()) where 机号 = 1")
session.flush() # 写数据库,但并不提交 session.commit() #提交数据
from sqlalchemy import Column
from sqlalchemy.types import CHAR, Integer, String
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
BaseModel = declarative_base()
def init_db():
BaseModel.metadata.create_all(engine)
def drop_db():
BaseModel.metadata.drop_all(engine)
class User(BaseModel):
__tablename__ = 'user' # 定义表的名称
id = Column(Integer, primary_key=True)
#定义id字段name = Column(CHAR(30)) # or Column(String(30))
#定义name字段
init_db()
# The stock_basics table already exists, so no need to redefine it. Just
# load it from the database using the "autoload" feature.
engine = create_engine('mysql+pymysql://root:[email protected]/mystock?charset=utf8')
metadata = MetaData(engine)
users = Table('stock_basics', metadata, autoload=True)
user = User(name='a')
session.add(user)
user = User(name='b')
session.add(user)
user = User(name='a')
session.add(user)
user = User()
session.add(user)
session.commit()
from sqlalchemy import func, or_, not_
query = session.query(User)
print query # 显示SQL 语句
print query.statement # 同上
for user in query: # 遍历时查询
print user.name
print query.all() # 返回的是一个类似列表的对象
print query.first().name # 记录不存在时,first() 会返回 None
# print query.one().name # 不存在,或有多行记录时会抛出异常
print query.filter(User.id == 2).first().name
print query.get(2).name # 以主键获取,等效于上句
print query.filter('id = 2').first().name # 支持字符串
query2 = session.query(User.name)
print query2.all() # 每行是个元组
print query2.limit(1).all() # 最多返回 1 条记录
print query2.offset(1).all() # 从第 2 条记录开始返回
print query2.order_by(User.name).all()
print query2.order_by('name').all()
print query2.order_by(User.name.desc()).all()
print query2.order_by('name desc').all()
print session.query(User.id).order_by(User.name.desc(), User.id).all()
print query2.filter(User.id == 1).scalar() # 如果有记录,返回第一条记录的第一个元素
print session.query('id').select_from(User).filter('id = 1').scalar()
print query2.filter(User.id > 1, User.name != 'a').scalar() # and
query3 = query2.filter(User.id > 1) # 多次拼接的 filter 也是 and
query3 = query3.filter(User.name != 'a')
print query3.scalar()
print query2.filter(or_(User.id == 1, User.id == 2)).all() # or
print query2.filter(User.id.in_((1, 2))).all() # in
query4 = session.query(User.id)
print query4.filter(User.name == None).scalar()
print query4.filter('name is null').scalar()
print query4.filter(not_(User.name == None)).all() # not
print query4.filter(User.name != None).all()
print query4.count()
print session.query(func.count('*')).select_from(User).scalar()
print session.query(func.count('1')).select_from(User).scalar()
print session.query(func.count(User.id)).scalar()
print session.query(func.count('*')).filter(User.id > 0).scalar() # filter() 中包含 User,因此不需要指定表
print session.query(func.count('*')).filter(User.name == 'a').limit(1).scalar() == 1 # 可以用 limit() 限制 count() 的返回数
print session.query(func.sum(User.id)).scalar()
print session.query(func.now()).scalar() # func 后可以跟任意函数名,只要该数据库支持
print session.query(func.current_timestamp()).scalar()
print session.query(func.md5(User.name)).filter(User.id == 1).scalar()
query.filter(User.id == 1).update({ User.name: 'c'})
user = query.get(1)
print user.name
user.name = 'd'
session.flush() # 写数据库,但并不提交
print query.get(1).name
session.delete(user)
session.flush()
print query.get(1)
session.rollback()
print query.get(1).name
query.filter(User.id == 1).delete()
session.commit()
print query.get(1)
session.execute(
User.__table__.insert(),
[{ 'name': `randint(1, 100)`,'age': randint(1, 100)} for i in xrange(10000)]
)
session.commit()
session.query(User.name).prefix_with('HIGH_PRIORITY').all()
session.execute(User.__table__.insert().prefix_with('IGNORE'), { 'id': 1, 'name': '1'})
user = User(id=1, name='ooxx')
session.merge(user)
session.commit()
from sqlalchemy.dialects.mysql import INTEGER
id = Column(INTEGER(unsigned=True), primary_key=True)
from_ = Column('from', CHAR(10))
User.name.property.columns[0].type.length
class User(BaseModel):
__table_args__ = {
'mysql_engine': 'InnoDB',
'mysql_charset': 'utf8'
}
from random import randint
from sqlalchemy import ForeignKey
class User(BaseModel):
__tablename__ = 'user'
id = Column(Integer, primary_key=True)
age = Column(Integer)
class Friendship(BaseModel):
__tablename__ = 'friendship'
id = Column(Integer, primary_key=True)
user_id1 = Column(Integer, ForeignKey('user.id'))
user_id2 = Column(Integer, ForeignKey('user.id'))
for i in xrange(100):
session.add(User(age=randint(1, 100)))
session.flush() # 或 session.commit(),执行完后,user 对象的 id 属性才可以访问(因为 id 是自增的)
for i in xrange(100):
session.add(Friendship(user_id1=randint(1, 100), user_id2=randint(1, 100)))
session.commit()
session.query(User).filter(User.age < 50).delete()
sqlalchemy.exc.IntegrityError: (IntegrityError) (1451, 'Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails (`ooxx`.`friendship`, CONSTRAINT `friendship_ibfk_1` FOREIGN KEY (`user_id1`) REFERENCES `user` (`id`))') 'DELETE FROM user WHERE user.age < %s' (50,)
class Friendship(BaseModel):
__tablename__ = 'friendship'
id = Column(Integer, primary_key=True)
user_id1 = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))
user_id2 = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))
from sqlalchemy import distinct
from sqlalchemy.orm import aliased
Friend = aliased(User, name='Friend')
print session.query(User.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 所有有朋友的用户
print session.query(distinct(User.id)).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 所有有朋友的用户(去掉重复的)
print session.query(User.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).distinct().all() # 同上
print session.query(Friendship.user_id2).join(User, User.id == Friendship.user_id1).order_by(Friendship.user_id2).distinct().all() # 所有被别人当成朋友的用户
print session.query(Friendship.user_id2).select_from(User).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).order_by(Friendship.user_id2).distinct().all() # 同上,join 的方向相反,但因为不是 STRAIGHT_JOIN,所以 MySQL 可以自己选择顺序
print session.query(User.id, Friendship.user_id2).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 用户及其朋友
print session.query(User.id, Friendship.user_id2).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).filter(User.id < 10).all() # id 小于 10 的用户及其朋友
print session.query(User.id, Friend.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).join(Friend, Friend.id == Friendship.user_id2).all() # 两次 join,由于使用到相同的表,因此需要别名
print session.query(User.id, Friendship.user_id2).outerjoin(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 用户及其朋友(无朋友则为 None,使用左连接)
session.query(User).filter(User.id.in_((1, 2, 3))).delete()
sqlalchemy.exc.InvalidRequestError: Could not evaluate current criteria in Python. Specify 'fetch' or False for the synchronize_session parameter.
session.query(User).filter(or_(User.id == 1, User.id == 2, User.id == 3)).delete()
session.query(User).filter(User.id.in_((1, 2, 3))).delete(synchronize_session=False)
session.commit() # or session.expire_all()
class ModelMixin(object):
@classmethod
def get_by_id(cls, session, id, columns=None, lock_mode=None):
if hasattr(cls, 'id'):
scalar = False
if columns:
if isinstance(columns, (tuple, list)):
query = session.query(*columns)
else:
scalar = True
query = session.query(columns)
else:
query = session.query(cls)
if lock_mode:
query = query.with_lockmode(lock_mode)
query = query.filter(cls.id == id)
if scalar:
return query.scalar()
return query.first()
return None
BaseModel.get_by_id = get_by_id
@classmethod
def get_all(cls, session, columns=None, offset=None, limit=None, order_by=None, lock_mode=None):
if columns:
if isinstance(columns, (tuple, list)):
query = session.query(*columns)
else:
query = session.query(columns)
if isinstance(columns, str):
query = query.select_from(cls)
else:
query = session.query(cls)
if order_by is not None:
if isinstance(order_by, (tuple, list)):
query = query.order_by(*order_by)
else:
query = query.order_by(order_by)
if offset:
query = query.offset(offset)
if limit:
query = query.limit(limit)
if lock_mode:
query = query.with_lockmode(lock_mode)
return query.all()
BaseModel.get_all = get_all
@classmethod
def count_all(cls, session, lock_mode=None):
query = session.query(func.count('*')).select_from(cls)
if lock_mode:
query = query.with_lockmode(lock_mode)
return query.scalar()
BaseModel.count_all = count_all
@classmethod
def exist(cls, session, id, lock_mode=None):
if hasattr(cls, 'id'):
query = session.query(func.count('*')).select_from(cls).filter(cls.id == id)
if lock_mode:
query = query.with_lockmode(lock_mode)
return query.scalar() > 0
return False
BaseModel.exist = exist
@classmethod
def set_attr(cls, session, id, attr, value):
if hasattr(cls, 'id'):
session.query(cls).filter(cls.id == id).update({
attr: value
})
session.commit()
BaseModel.set_attr = set_attr
@classmethod
def set_attrs(cls, session, id, attrs):
if hasattr(cls, 'id'):
session.query(cls).filter(cls.id == id).update(attrs)
session.commit()
BaseModel.set_attrs = set_attrs
BaseModel = declarative_base(cls=ModelMixin)
class BaseModel(BaseModel):
__abstract__ = True
__table_args__ = { # 可以省掉子类的 __table_args__ 了
'mysql_engine': 'InnoDB',
'mysql_charset': 'utf8'
}
# ...
class User(BaseModel):
__tablename__ = 'user'
id = Column(Integer, primary_key=True)
money = Column(DECIMAL(10, 2))
class TanseferLog(BaseModel):
__tablename__ = 'tansefer_log'
id = Column(Integer, primary_key=True)
from_user = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))
to_user = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))
amount = Column(DECIMAL(10, 2))
user = User(money=100)
session.add(user)
user = User(money=0)
session.add(user)
session.commit()
session1 = DB_Session()
session2 = DB_Session()
user1 = session1.query(User).get(1)
user2 = session1.query(User).get(2)
if user1.money >= 100:
user1.money -= 100
user2.money += 100
session1.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))
user1 = session2.query(User).get(1)
user2 = session2.query(User).get(2)
if user1.money >= 100:
user1.money -= 100
user2.money += 100
session2.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))
session1.commit()
session2.commit()
>>> user1.money
Decimal('0.00')
>>> user2.money
Decimal('100.00')
>>> session.query(TanseferLog).count()
2L
可见 MySQL InnoDB 虽然支持事务,但并不是那么简单的,还需要手动加锁。
首先来试试读锁:
user1 = session1.query(User).with_lockmode('read').get(1)
user2 = session1.query(User).with_lockmode('read').get(2)
if user1.money >= 100:
user1.money -= 100
user2.money += 100
session1.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))
user1 = session2.query(User).with_lockmode('read').get(1)
user2 = session2.query(User).with_lockmode('read').get(2)
if user1.money >= 100:
user1.money -= 100
user2.money += 100
session2.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))
session1.commit()
session2.commit()
接下来看看写锁,把上段代码中的 'read' 改成 'update' 即可。这次在执行 select 的时候就会被阻塞了:
user1 = session2.query(User).with_lockmode('update').get(1)
这样只要在超时期间内,session1 完成了提交或回滚,那么 session2 就能正常判断 user1.money >= 100 是否成立了。
由此可见,如果需要更改数据,最好加写锁。
那么什么时候用读锁呢?如果要保证事务运行期间内,被读取的数据不被修改,自己也不去修改,加读锁即可。
举例来说,假设我查询一个用户的开支记录(同时包含余额和转账记录),可以直接把 user 和 tansefer_log 做个内连接。
但如果用户的转账记录特别多,我在查询前想先验证用户的密码(假设在 user 表中),确认相符后才查询转账记录。而这两次查询的期间内,用户可能收到了一笔转账,导致他的 money 字段被修改了,但我在展示给用户时,用户的余额仍然没变,这就不正常了。
而如果我在读取 user 时加了读锁,用户是无法收到转账的(因为无法被另一个事务加写锁来修改 money 字段),这就保证了不会查出额外的 tansefer_log 记录。等我查询完两张表,释放了读锁后,转账就可以继续进行了,不过我显示的数据在当时的确是正确和一致的。
另外要注意的是,如果被查询的字段没有加索引的话,就会变成锁整张表了:
session1.query(User).filter(User.id > 50).with_lockmode('update').all()
session2.query(User).filter(User.id < 40).with_lockmode('update').all() # 不会被锁,因为 id 是主键
session1.rollback()
session2.rollback()
session1.query(User).filter(User.money == 50).with_lockmode('update').all()
session2.query(User).filter(User.money == 40).with_lockmode('update').all() # 会等待解锁,因为 money 上没有索引
money = Column(DECIMAL(10, 2), index=True)
def step1():
# ...
if success:
session.commit()
return True
session.rollback()
return False
def step2():
# ...
if success:
session.commit()
return True
session.rollback()
return False
session.begin_nested()
if step1():
session.begin_nested()
if step2():
session.commit()
else:
session.rollback()
else:
session.rollback()
user = session.query(User).with_lockmode('update').get(1)
user.age += 1
session.commit()
session.query(User).filter(User.id == 1).update({
User . age : User . age + 1 })session.commit()
# 其实字段之间也可以做运算:
session.query(User).filter(User.id == 1).update({
User . age : User . age + User . id })