Flask入门到放弃（四）—— 数据库

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数据库操作

ORM

ORM 全拼Object-Relation Mapping，中文意为 对象-关系映射。主要实现模型对象到关系数据库数据的映射

优点 :

  • 只需要面向对象编程, 不需要面向数据库编写代码.
    • 对数据库的操作都转化成对类属性和方法的操作.
    • 不用编写各种数据库的sql语句.
  • 实现了数据模型与数据库的解耦, 屏蔽了不同数据库操作上的差异.
    • 不再需要关注当前项目使用的是哪种数据库。
    • 通过简单的配置就可以轻松更换数据库, 而不需要修改代码.

缺点 :

  • 相比较直接使用SQL语句操作数据库,有性能损失.
  • 根据对象的操作转换成SQL语句,根据查询的结果转化成对象, 在映射过程中有性能损失.

Flask-SQLAlchemy

flask默认提供模型操作，但是并没有提供ORM，所以一般开发的时候我们会采用flask-SQLAlchemy模块来实现ORM操作。

SQLAlchemy是一个关系型数据库框架，它提供了高层的 ORM 和底层的原生数据库的操作。flask-sqlalchemy 是一个简化了 SQLAlchemy 操作的flask扩展。

SQLAlchemy: https://www.sqlalchemy.org/

安装 flask-sqlalchemy

pip install flask-sqlalchemy

如果连接的是 mysql 数据库，需要安装 mysqldb 驱动

pip install flask-mysqldb

安装flask-mysqldb时，注意

安装 flask-mysqldb的时候，python底层依赖于一个底层的模块 mysql-client模块
如果没有这个模块，则会报错如下：Command "python setup.py egg_info" failed with error code 1 in /tmp/pip-install-21hysnd4/mysqlclient/

解决方案：

apt-get install libmysqlclient-dev python3-dev运行上面的安装命令如果报错：dpkg 被中断，您必须手工运行 ‘sudo dpkg --configure -a’ 解决此问题。
则根据提示执行命令以下命令，再次安装mysqlclientsudo dpkg --configure -aapt-get install libmysqlclient-dev python3-dev解决了mysqlclient问题以后，重新安装 flask-mysqldb即可。
pip install flask-mysqldb

数据库连接设置

  • 在 Flask-SQLAlchemy 中，数据库使用URL指定，而且程序使用的数据库必须保存到Flask配置对象的 SQLALCHEMY_DATABASE_URI 键中

    config.py，配置文件代码：

class Config(object):DEBUG = TrueSECRET_KEY = "*(%#4sxcz(^(#$#8423"# 数据库链接配置:#数据类型://登录账号:登录密码@数据库主机IP:数据库访问端口/数据库名称SQLALCHEMY_DATABASE_URI = "mysql://root:123@127.0.0.1:3306/flask_students"
  • 其他设置：
# 动态追踪修改设置，如未设置只会提示警告
SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS = True
#查询时会显示原始SQL语句
SQLALCHEMY_ECHO = True
  • 配置完成需要去 MySQL 中创建项目所使用的数据库
$ mysql -uroot -p123
mysql > create database flask_students charset=utf8mb4;

常用的SQLAlchemy字段类型

类型名python中类型说明
Integerint普通整数，一般是32位
SmallIntegerint取值范围小的整数，一般是16位
BigIntegerint或long不限制精度的整数
Floatfloat浮点数
Numericdecimal.Decimal普通数值，一般是32位
Stringstr变长字符串
Textstr变长字符串，对较长或不限长度的字符串做了优化
Unicodeunicode变长Unicode字符串
UnicodeTextunicode变长Unicode字符串，对较长或不限长度的字符串做了优化
Booleanbool布尔值
Datedatetime.date日期
Timedatetime.datetime日期和时间
LargeBinarystr二进制文件

常用的SQLAlchemy列选项

选项名说明
primary_key如果为True，代表表的主键
unique如果为True，代表这列不允许出现重复的值
index如果为True，为这列创建索引，提高查询效率
nullable如果为True，允许有空值，如果为False，不允许有空值
default为这列定义默认值

常用的SQLAlchemy关系选项

选项名说明
backref在关系的另一模型中添加反向引用,用于设置外键名称,在1查多的
primary join明确指定两个模型之间使用的连表条件
uselist如果为False，不使用列表，而使用标量值
order_by指定关系中记录的排序方式
secondary指定多对多关系中关系表的名字
secondary join在SQLAlchemy中无法自行决定时，指定多对多关系中的二级连表条件

数据库基本操作

  • 在Flask-SQLAlchemy中，插入、修改、删除操作，均由数据库会话管理。
    • 会话用 db.session 表示。在准备把数据写入数据库前，要先将数据添加到会话中然后调用 commit() 方法提交会话。
  • 在 Flask-SQLAlchemy 中，查询操作是通过 query 对象操作数据。
    • 最基本的查询是返回表中所有数据，可以通过过滤器进行更精确的数据库查询。

定义模型类

我们后面会把模型创建到单独的文件中，但是现在我们先把模型类写在manage.py文件中。

from flask import Flask
from config import Configapp = Flask(__name__,template_folder='templates')
app.config.from_object(Config)"""模型的创建"""
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
db = SQLAlchemy(app)class Course(db.Model):# 定义表名__tablename__ = 'tb_course'# 定义字段对象id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(64), unique=True)price = db.Column(db.Numeric(6,2))# repr()方法类似于django的__str__，用于打印模型对象时显示的字符串信息def __repr__(self):return 'Course:%s'% self.nameclass Student(db.Model):__tablename__ = 'tb_student'id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(64), unique=True)email = db.Column(db.String(64),unique=True)age = db.Column(db.SmallInteger)sex = db.Column(db.Boolean,default=1)def __repr__(self):return 'Student:%s' % self.nameclass Teacher(db.Model):__tablename__ = 'tb_teacher'id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(64), unique=True)def __repr__(self):return 'Teacher:%s' % self.name@app.route("/")
def index():return "ok"if __name__ == '__main__':app.run()

模型之间的关联

一对多

class Course(db.Model):...teacher_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('tb_teacher.id'))class Teacher(db.Model):...# 课程与老师之间的关联courses = db.relationship('Course', backref='teacher', lazy='subquery')...
  • 其中realtionship描述了Course和Teacher的关系。第一个参数为对应参照的类"Course"
  • 第二个参数backref为类Teacher申明新属性的方法
  • 第三个参数lazy决定了什么时候SQLALchemy从数据库中加载数据
    • 如果设置为子查询方式(subquery)，则会在加载完Teacher对象后，就立即加载与其关联的对象，这样会让总查询数量减少，但如果返回的条目数量很多，就会比较慢
      • 设置为 subquery 的话，teacher.courses 返回所有当前老师关联的课程列表
    • 另外,也可以设置为动态方式(dynamic)，这样关联对象会在被使用的时候再进行加载，并且在返回前进行过滤，如果返回的对象数很多，或者未来会变得很多，那最好采用这种方式
      • 设置为 dynamic 的话，Teacher.courses返回查询对象，并没有做真正的查询，可以利用查询对象做其他逻辑，比如：先排序再返回结果

多对多

achievement = db.Table('tb_achievement',  db.Column('student_id', db.Integer, db.ForeignKey('tb_student.id')),  db.Column('course_id', db.Integer, db.ForeignKey('tb_course.id'))  
)class Course(db.Model):...students = db.relationship('Student',secondary=achievement,  backref='courses',  lazy='dynamic')
class Student(db.Model):...

常用的SQLAlchemy查询过滤器

过滤器说明
filter()把过滤器添加到原查询上，返回一个新查询
filter_by()把等值过滤器添加到原查询上，返回一个新查询
limit()使用指定的值限定原查询返回的结果
offset()偏移原查询返回的结果，返回一个新查询
order_by()根据指定条件对原查询结果进行排序，返回一个新查询
group_by()根据指定条件对原查询结果进行分组，返回一个新查询

常用的SQLAlchemy查询结果的方法

方法说明
all()以列表形式返回查询的所有结果
first()返回查询的第一个结果，如果未查到，返回None
first_or_404()返回查询的第一个结果，如果未查到，返回404
get()返回指定主键对应的行，如不存在，返回None
get_or_404()返回指定主键对应的行，如不存在，返回404
count()返回查询结果的数量
paginate()返回一个Paginate对象，它包含指定范围内的结果

创建和删除表

创建表

db.create_all()  # 注意，create_all()方法执行的时候，需要放在模型的后面
# 上面这段语句，后面我们需要转移代码到flask-script的自定义命令中。
# 执行了一次以后，需要注释掉。

删除表

db.drop_all()

数据操作

添加一条数据

student1 = Student(name='xiaoming')
db.session.add(student1)
db.session.commit()
#再次插入一条数据
student2 = Role(name='xiaohong')
db.session.add(student2)
db.session.commit()

一次插入多条数据

st1 = Student(name='wang',email='wang@163.com',age=22)
st2 = Student(name='zhang',email='zhang@189.com',age=22)
st3 = Student(name='chen',email='chen@126.com',age=22)
st4 = Student(name='zhou',email='zhou@163.com',age=22)
st5 = Student(name='tang',email='tang@163.com',age=22)
st6 = Student(name='wu',email='wu@gmail.com',age=22)
st7 = Student(name='qian',email='qian@gmail.com',age=22)
st8 = Student(name='liu',email='liu@163.com',age=22)
st9 = Student(name='li',email='li@163.com',age=22)
st10 = Student(name='sun',email='sun@163.com',age=22)
db.session.add_all([st1,st2,st3,st4,st5,st6,st7,st8,st9,st10])
db.session.commit()

filter_by精确查询

例如：返回名字等于wang的所有人

Student.query.filter_by(name='xiaoming').all()

first()返回查询到的第一个对象【first获取一条数据,all获取多条数据】

Student.query.first()

all()返回查询到的所有对象

Student.query.all()

filter模糊查询，返回名字结尾字符为g的所有数据。

Student.query.filter(Student.name.endswith('g')).all()

get():参数为主键，如果主键不存在没有返回内容

Student.query.get()

逻辑非，返回名字不等于wang的所有数据

Student.query.filter(Student.name!='wang').all()

not_ 相当于取反

from sqlalchemy import not_
Student.query.filter(not_(Student.name=='wang')).all()

逻辑与，需要导入and，返回and()条件满足的所有数据

from sqlalchemy import and_
Student.query.filter(and_(Student.name!='wang',Student.email.endswith('163.com'))).all()

逻辑或，需要导入or_

from sqlalchemy import or_
Student.query.filter(or_(Student.name!='wang',Student.email.endswith('163.com'))).all()

查询数据后删除

student = Student.query.first()
db.session.delete(student)
db.session.commit()

更新数据

student = Student.query.first()
student.name = 'dong'
db.session.commit()

关联查询

假设：老师和课程的关系是一对多的关系，一个老师可以授课多个课程，一个课程只由一个老师授课。

  • 查询老师授课的所有课程
#查询讲师表id为1的老师
teacher = Teacher.query.get(1)
#查询当前老师的所有课程, 根据模型中关联关系来查询数据
print(teacher.courses)
  • 查询课程所属讲师
course = Course.query.get(2)print(course)# 根据外键只能查询到ID数值, SQLAlchemy不会帮我们把ID转换成模型
print( course.teacher_id )# 要获取外键对应的模型数据,需要找到主键模型里面的  db.relationship 里面的 backref
print( course.teacher.name )

数据库迁移

  • 在开发过程中，需要修改数据库模型，而且还要在修改之后更新数据库。最直接的方式就是删除旧表，但这样会丢失数据。
  • 更好的解决办法是使用数据库迁移框架，它可以追踪数据库模式的变化，然后把变动应用到数据库中。
  • 在Flask中可以使用Flask-Migrate扩展，来实现数据迁移。并且集成到Flask-Script中，所有操作通过命令就能完成。
  • 为了导出数据库迁移命令，Flask-Migrate提供了一个MigrateCommand类，可以附加到flask-script的manager对象上。

首先要在虚拟环境中安装Flask-Migrate。

pip install flask-migrate

代码文件内容：

from flask import Flask
from config import Config
from flask_migrate import Migrate,MigrateCommand
from flask_script import Manager,Commandapp = Flask(__name__,template_folder='templates')
app.config.from_object(Config)manage = Manager(app)"""模型的创建"""
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
db = SQLAlchemy(app)#第一个参数是Flask的实例，第二个参数是Sqlalchemy数据库实例
migrate = Migrate(app,db)#manager是Flask-Script的实例，这条语句在flask-Script中添加一个db命令
manage.add_command('db',MigrateCommand)# 多对多的关系
# 关系表的声明方式
achieve = db.Table('tb_achievement',db.Column('student_id', db.Integer, db.ForeignKey('tb_student.id')),db.Column('course_id', db.Integer, db.ForeignKey('tb_course.id'))
)class Course(db.Model):# 定义表名__tablename__ = 'tb_course'# 定义字段对象id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(64), unique=True)price = db.Column(db.Numeric(6,2))teacher_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('tb_teacher.id'))students = db.relationship('Student', secondary=achieve, backref='courses', lazy='subquery')# repr()方法类似于django的__str__，用于打印模型对象时显示的字符串信息def __repr__(self):return 'Course:%s'% self.nameclass Student(db.Model):__tablename__ = 'tb_student'id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(64), unique=True)email = db.Column(db.String(64),unique=True)age = db.Column(db.SmallInteger,nullable=False)sex = db.Column(db.Boolean,default=1)def __repr__(self):return 'Student:%s' % self.nameclass Teacher(db.Model):__tablename__ = 'tb_teacher'id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(64), unique=True)# 课程与老师之间的多对一关联courses = db.relationship('Course', backref='teacher', lazy='subquery')def __repr__(self):return 'Teacher:%s' % self.name@app.route("/")
def index():return "ok"if __name__ == '__main__':manage.run()
创建迁移版本仓库
#这个命令会创建migrations文件夹，所有迁移文件都放在里面。
python main.py db init
创建迁移版本
  • 自动创建迁移版本有两个函数
    • upgrade()：函数把迁移中的改动应用到数据库中。
    • downgrade()：函数则将改动删除。
  • 自动创建的迁移脚本会根据模型定义和数据库当前状态的差异，生成upgrade()和downgrade()函数的内容。
  • 对比不一定完全正确，有可能会遗漏一些细节，需要进行检查
python main.py db migrate -m 'initial migration'# 这里等同于django里面的 makemigrations，生成迁移版本文件
升级版本库的版本
python main.py db upgrade
降级版本库的版本
python main.py db downgrade

版本库的历史管理

可以根据history命令找到版本号,然后传给downgrade命令:

python manage.py db history输出格式：<base> ->  版本号 (head), initial migration

回滚到指定版本

python manage.py db downgrade # 默认返回上一个版本
python manage.py db downgrade 版本号   # 返回到指定版本号对应的版本

数据迁移的步骤：

1. 初始化数据迁移的目录
python manage.py db init2. 数据库的数据迁移版本初始化
python manage.py db migrate -m 'initial migration'3. 升级版本[创建表/创建字段/修改字段]
python manage.py db upgrade 4. 降级版本[删除表/删除字段/恢复字段]
python manage.py db downgrade

模块推荐

文档: https://faker.readthedocs.io/en/master/locales/zh_CN.html

github: https://github.com/joke2k/faker

flask-session

允许设置session到指定存储的空间中, 文档:

安装命令: https://pythonhosted.org/Flask-Session/

pip install flask-Session

使用session之前,必须配置一下配置项:

SECRET_KEY = "*(%#4sxcz(^(#$#8423" # session秘钥

redis保存session的基本配置

配置文件信息：

import redis
class Config(object):DEBUG = TrueSECRET_KEY = "*(%#4sxcz(^(#$#8423"# 数据库链接配置:#数据类型://登录账号:登录密码@数据库主机IP:数据库访问端口/数据库名称SQLALCHEMY_DATABASE_URI = "mysql://root:123@127.0.0.1:3306/flask_students"# 设置mysql的错误跟踪信息显示SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS = True# 打印每次模型操作对应的SQL语句SQLALCHEMY_ECHO = True# 把session保存到redis中# session存储方式为redisSESSION_TYPE="redis"# 如果设置session的生命周期是否是会话期, 为True，则关闭浏览器session就失效SESSION_PERMANENT = False# 是否对发送到浏览器上session的cookie值进行加密SESSION_USE_SIGNER = False# 保存到redis的session数的名称前缀SESSION_KEY_PREFIX = "session:"# session保存数据到redis时启用的链接对象SESSION_REDIS = redis.Redis(host='127.0.0.1', port='6379')  # 用于连接redis的配置

主文件信息main.py，代码:

from flask import Flask
from config import Config
from flask_session import Session
from flask import session
app = Flask(__name__,template_folder='templates')
app.config.from_object(Config)Session(app)@app.route("/")
def index():return "ok"@app.route("/set_session")
def set_session():"""设置session"""session["username"] = "小明"return "ok"if __name__ == '__main__':app.run()

SQLAlchemy存储session的基本配置

需要手动创建session表，在项目第一次启动的时候，使用db.create_all()来完成创建。

db = SQLAlchemy(app)app.config['SESSION_TYPE'] = 'sqlalchemy'  # session类型为sqlalchemy
app.config['SESSION_SQLALCHEMY'] = db # SQLAlchemy对象
app.config['SESSION_SQLALCHEMY_TABLE'] = 'session' # session要保存的表名称
app.config['SESSION_PERMANENT'] = True  # 如果设置为True，则关闭浏览器session就失效。
app.config['SESSION_USE_SIGNER'] = False  # 是否对发送到浏览器上session的cookie值进行加密
app.config['SESSION_KEY_PREFIX'] = 'session:'  # 保存到session中的值的前缀Session(app)

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