Python的Django框架中使用SQLAlchemy操作数据库的教程 - 哈喽比特

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零、SQLAlchemy是什么？
SQLAlchemy的官网上写着它的介绍文字:

SQLAlchemy is the Python SQL toolkit and Object Relational Mapper that gives
application developers the full power and flexibility of SQL.
SQLAlchemy 是一个非常强大的ORM和数据库工具，但是它庞大的文档和复杂的功能总是让很多人望而生畏。而Django的ORM相对来说就让很多人觉得简单实用。

事实上，SQLAlchemy其实也没有那么复杂，光使用它一些比较高级的功能其实并没有比使用Django ORM复杂多少，而它丰富的功能则能让你在遇到更复杂的问题时处理起来得心应手。

写作本文的主要目的在于：

通过对比SQLAlchemy ORM和Django ORM的主要使用方法，尽量简单直观的让Django用户能够快速了解和上手SQLAlchemy这款强大的工具。
不牵扯到SQLAlchemy具体的技术细节，包括Engine连接池、Session的具体工作原理等等

SQLAlchemy相对于Django内建的ORM来说，有几处非常明显的优点：

可独立使用，任何使用Python的项目都可以用它来操作数据库
和直接使用原始的DBAPI相比，提供了非常丰富的特性：连接池、auto-map等等
提供了更底层的SQL抽象语言，能用原始sql解决的问题基本上都可以用SQLAlchemy解决
接下来我们针对日常的数据库操作来对比一下Django ORM和SQLAlchemy。

文中使用的 SQLAlchemy 版本为 0.9.8

一、Django VS SQLAlchemy

SQLAlchemy的安装：


     wget http://peak.telecommunity.com/dist/ez_setup.py
     python ez_setup.py
     sudo easy_install sqlalchemy
     sudo easy_install ipython

1.建立数据表

首先，我们需要先建立几个表。

（1）Django

在Django中，如果要建表，就是在models.py中定义你的数据类型：


    from django.db import models

    class Game(models.Model):
     ... ...

    class GameCompany(models.Model):
     ... ...

因为文章主要面向有经验的Django用户，所以此处不写出详细的定义代码。定义Model以后我们还需要在settings.py中DATABASES处设置需要连接的数据库地址。最后，使用syncdb来完成数据库表的创建。

（2）SQLAlchemy

在SQLAlchemy中，定义表结构的过程和Django类似：


    from sqlalchemy import create_engine
    from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
    from sqlalchemy import Column, Integer, String, ForeignKey, Date
    from sqlalchemy.orm import relationship, backref

    Base = declarative_base()

    # 定义表结构
    class GameCompany(Base):
     __tablename__ = 'game_company'

     id = Column(Integer, primary_key=True)
     name = Column(String(200), nullable=False)
     country = Column(String(50))


    class Game(Base):
     __tablename__ = 'game'

     id = Column(Integer, primary_key=True)
     company_id = Column(Integer, ForeignKey('game_company.id'), index=True)
     category = Column(String(10))
     name = Column(String(200), nullable=False)
     release_date = Column(Date)

     # 和Django不同，外键需要显式定义，具体好坏见仁见智
     # 此处的relation可以为lazy加载外键内容时提供一些可配置的选项
     company = relationship('GameCompany', backref=backref('games'))


    # 此处定义要使用的数据库
    engine = create_engine('mysql://root:root@localhost:5379/sqlalchemy_tutorial?charset=utf8')
    # 调用create_all来创建表结构，已经存在的表将被忽略
    Base.metadata.create_all(engine)

2.插入一些数据

接下来，我们往表中插入一些数据

（1）Django

Django中比较常用的插入数据方法就是使用 .save() 了。


    nintendo = GameCompany(name="nintendo", country="Japan")
    nintendo.save()

    game1 = Game(
     company=nintendo,
     category="ACT",
     name="Super Mario Bros",
     release_date='1985-10-18')
    game1.save()

    # 或者使用create
    Game.objects.create(... ...)

（2）SQLAlchemy

在SQLAlchemy ORM中，有一个非常关键的对象 session ，所有对于数据的操作都是通过session来进行的，所以要插入数据之前，我们得先初始化一个session：


    from sqlalchemy.orm import sessionmaker
    Session = sessionmaker(bind=engine)
    session = Session()

之后插入数据的方法也和Django比较相似：


    # 添加数据
    nintendo = GameCompany(name="Nintendo", country="Japan")
    capcom = GameCompany(name="Capcom", country="Japan")
    game1 = Game(
     company=nintendo,
     category="ACT",
     name="Super Mario Bros",
     release_date='1985-10-18'
    )
    game2 = Game(
     company=capcom,
     category="ACT",
     name="Devil May Cry 3: Dante's Awakening",
     release_date="2005-03-01",
    )
    game3 = Game(
     company=nintendo,
     category="RPG",
     name="Mario & Luigi: Dream Team",
     release_date="2013-08-11",
    )

    # 使用add_all来让这些objects和session产生关系
    session.add_all([nintendo, capcom, game1, game2])
    # 在没有开启autocommit的模式下，不要忘了调用commit来让数据写到数据库中
    session.commit()

除了commit之外，session还有rollback()等方法，你可以把session对象简单看成是一次 transaction，所以当你对内容进行修改时，需要调用 session.commit() 来提交这些修改。

去文档可以了解更多session相关内容：http://docs.sqlalchemy.org/en/rel_0_9/orm/session.html

二、常用操作

1.简单查询

（1）批量查询


    # -- Django --
    Game.objects.filter(category="RPG")

    # -- SQLAlchemy --
    # 使用filter_by是和django ORM比较接近的方式
    session.query(Game).filter_by(category="RPG")
    session.query(Game).filter(Game.category == "RPG")

（2）查询单个对象


    # -- Django --
    Game.objects.get(name="Super Mario Bros")

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).filter_by(name="Super Mario Bros").one()
    # `get_objects_or_None()`
    session.query(Game).filter_by(name="Super Mario Bros").scalar()

Django中得各种 > 、< 都是使用在字段名称后面追加 "gt"、"lt" 来实现的，在SQLAlchemy 中这样的查询还要更直观一些


    # -- Django --
    Game.objects.filter(release_date__gte='1999-01-01')
    # 取反
    Game.objects.exclude(release_date__gte='1999-01-01')

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).filter(Game.release_date >= '1999-01-01').count()
    # 取反使用 ~ 运算符
    session.query(Game).filter(~Game.release_date >= '1999-01-01').count()
    通过外键组合查询

    # -- Django --
    Game.objecs.filter(company__name="Nintendo")

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).join(GameCompany).filter(GameCompany.name == "Nintendo")

2.多条件或查询


    # -- Django --
    from django.db.models import Q
    Game.objects.filter(Q(category="RPG") | Q(category="ACT"))

    # -- SQLAlchemy --
    from sqlalchemy import or_
    session.query(Game).filter(or_(Game.category == "RPG", Game.category == "ACT"))
    session.query(Game).filter((Game.category == "RPG") | (Game.category == "ACT"))

（1）in查询


    # -- Django --
    Game.objects.filter(category__in=["GAL", "ACT"])

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).filter(Game.category.in_(["GAL", "ACT"]))

（2）like查询


    # -- Django --
    Game.objects.filter(name__contains="Mario")

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game.name.contains('Mario'))

3.统计个数

简单统计总数：


    # -- Django --
    Game.objects.filter(category="RPG").count()

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).filter_by(category="RPG").count()
    分组统计个数

    # -- Django --
    from django.db.models import Count
    Game.objects.values_list('category').annotate(Count('pk')).order_by()

    # -- SQLAlchemy --
    from sqlalchemy import func
    session.query(Game.category, func.count(Game.category)).group_by(Game.category).all()

4.结果排序

对查询结果进行排序：


    # -- Django --
    Game.objects.all().order_by('release_date')
    Game.objects.all().order_by('-release_date')
    # 多字段排序
    Game.objects.all().order_by('-release_date', 'category')

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).order_by(Game.release_date)
    session.query(Game).order_by(Game.release_date.desc())
    # 多字段排序
    session.query(Game).order_by(Game.release_date.desc(), Game.category)

5.修改数据


    # -- Django --
    game = Game.objects.get(pk=1)
    game.name = 'Super Mario Brothers'
    game.save()

    # -- SQLAlchemy --
    game = session.query(Game).get(1)
    game.name = 'Super Mario Brothers'
    session.commit()

6.批量修改


    # -- Django --
    Game.objects.filter(category="RPG").update(category="ARPG")

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).filter_by(category="RPG").update({"category": "ARPG"})

7.批量删除


    # -- Django --
    Game.objects.filter(category="ARPG").delete()

    # -- SQLAlchemy --
    session.query(Game).filter_by(category="ARPG").delete()

三、SQLAlchemy其他一些值得关注的功能
上面简单列了一些SQLAlchemy ORM和Django ORM的使用方法对比，SQLAlchemy同时还提供了一些其他非常有用的功能，比如Automap~

假如你有一个Django项目，通过ORM创建了一大堆Model。这时来了一个新项目，需要操作这些表，应该怎么办？拷贝这些Models？使用原始的DB-API加上sql来操作？

其实使用SQLAlchemy的Automap可以让你的工作变得非常的方便，你只要在新项目连接到旧数据库，然后稍微配置一下Automap，就可以使用SQLAlchemy的ORM操作那些通过别的系统创建的表了。

就像这样：


    from sqlalchemy.ext.automap import automap_base
    from sqlalchemy.orm import Session
    from sqlalchemy import create_engine

    Base = automap_base()
    engine = create_engine("sqlite:///mydatabase.db")
    Base.prepare(engine, reflect=True)

    # user和address就是表明，通过这样的语句就可以把他们分别映射到User和Address类
    User = Base.classes.user
    Address = Base.classes.address

更多信息可以参考详细文档：http://docs.sqlalchemy.org/en/rel_0_9/orm/extensions/automap.html

附：Django与SQLAlchemy结合的实例演示
譬如，以下gumi/db.py代码，其中gumi制作Django项目名，项目中使用的唯一的数据库连接的包装，作为py调用。


    # -*- coding: utf-8 -*- 
    from django.conf import settings 
    from django.core import signals 
    from django.dispatch import dispatcher 
    import sqlalchemy 
    from sqlalchemy.orm import scoped_session, sessionmaker 
    from sqlalchemy.engine.url import URL 

    __all__ = ['Session', 'metadata'] 

    def create_engine(): 
     url = URL(drivername=settings.DATABASE_ENGINE, 
        database=settings.DATABASE_NAME, 
        username=settings.DATABASE_USER, 
        password=settings.DATABASE_PASSWORD, 
        host=settings.DATABASE_HOST, 
        port=settings.DATABASE_PORT or None, 
        query = getattr(settings, 'DATABASE_OPTIONS', {}) 
        ) 

     options = getattr(settings, 'SQLALCHEMY_OPTIONS', {}) 
     engine = sqlalchemy.create_engine(url, **options) 
     return engine 

    def end_request(signal, sender): 
     Session.remove() 

    dispatcher.connect(receiver=end_request, 
         signal=signals.request_finished) 

    metadata = sqlalchemy.MetaData() 

    Session = scoped_session(sessionmaker(autoflush=True, 
              transactional=True, 
              bind=create_engine()))

模块代码


    from sqlalchemy.orm import * 
    from gumi.db import Session, metadata 
    some_table = Table('some_table', metadata, 
           Column('id', Integer, primary_key=True), 
           Column('some_value', String(100), nullable=False, 
           mysql_engine='InnoDB', 
           ) 
    class SomeObject(object): 
     pass 
    mapper(SomeObject, some_table)

视图代码


    import django.newforms as forms 
    from gumi.db import Session 

    class SomeForm(forms.Form): 
      # newform 
      pass 

    def some_action(req): 
      if req.method != "POST": 
       form = SomeForm() 
      else: 
       form = SomeForm(req.POST) 
       if form.is_valid(): 
         data = form.clean() 
         obj = SomeObject() 
         obj.some_param = data['a'] 
         obj.another_param = data['b'] 
         Session.save(obj) 
         Session.commit() 
         return HttpResponseRedirect('/') 
      return render_to_response('some/template.html')