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寫(xiě)在前面

本文學(xué)習(xí)來(lái)源The-Flask-Mega-Tutorial-zh,學(xué)習(xí)如何使用數(shù)據(jù)庫(kù)，再次表達(dá)對(duì)作者和譯者的感謝，正是因?yàn)樗麄?，才能學(xué)習(xí)到這么好的免費(fèi)教程。本機(jī)環(huán)境：選用的Makedown編輯器為Atom，實(shí)驗(yàn)環(huán)境為Ubuntu18.04，Python版本為 3.7.1本篇僅作為自己Flask入門(mén)的記錄，想通過(guò)此來(lái)記錄代碼和自己不懂的概念。

Flask中數(shù)據(jù)庫(kù)插件

Flask本身不支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，我們可以通過(guò)使用數(shù)據(jù)庫(kù)插件來(lái)完成此項(xiàng)功能。數(shù)據(jù)庫(kù)大都提供了Python的客戶端包，它們被分為了兩大類：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（nosql），一般說(shuō)來(lái)，nosql是為了處理雜亂的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)的,而SQL則更多的用于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。
本章中，我們要用到兩個(gè)Flask擴(kuò)展，第一個(gè)插件是Flask-SQLAlchemy,第二個(gè)插件是Flask-Migrate,是SQLAlchemy的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移框架。安裝命令如下(確認(rèn)自己激活了虛擬環(huán)境)：

pip3 install flask-sqlalchemy
pip3 install flask-migrate

SQLAchemy配置

開(kāi)發(fā)階段，使用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù),SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)是開(kāi)發(fā)小型乃至中型應(yīng)用最方便的選擇。下面修改配置文件。

import os
basedir = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))

class Config(object):
  #...
  SQLALCHEMY_DATABASE_URI = os.environ.get('DATABASE_URL') or \
        'sqlite:///' + os.path.join(basedir, 'my_app.db')
  SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS = False

basedir = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))是返回腳本的路徑。Flask-SQLAlchemy插件從SQLALCHEMY_DATABASE_URI配置變量中獲取應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)的位置。首先從環(huán)境變量獲取，沒(méi)有就使用默認(rèn)位置

SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS用于設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)生變更之后是否發(fā)送信號(hào)給應(yīng)用，此處不需要。

數(shù)據(jù)庫(kù)在應(yīng)用中表現(xiàn)為數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例，需修改__init__.py：

from flask import Flask
from config import Config
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
from flask_migrate import Migrate

my_app = Flask(__name__)
my_app.config.from_object(Config)
my_db = SQLAlchemy(my_app)
migrate = Migrate(my_app,my_db)

from app import routes, models

在初始化腳本中，首先引入了數(shù)據(jù)庫(kù)支持模塊，并創(chuàng)建了實(shí)例化對(duì)象my_db來(lái)表示數(shù)據(jù)庫(kù)，后添加了數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，最后導(dǎo)入了models模塊來(lái)定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)庫(kù)模型

數(shù)據(jù)模型：定義一張表及其字段的類，先讓我們定義一個(gè)用戶模型。id存在于所有模型并用做主鍵，每個(gè)用戶都被分配一個(gè)id值；username，email和password_hash字段被定義為字符串，并指定最大長(zhǎng)度，模型存在于models.py中，代碼如下：

from app import my_db

class User(my_db.Model):

  id = my_db.Column(my_db.Integer, primary_key=True)
  username = my_db.Column(my_db.String(64), index=True, unique=True)
  email = my_db.Column(my_db.String(120), index=True, unique=True)
  password_hash = my_db.Column(my_db.String(128))

  def __repr__(self):
      return('<User {}>'.format(self.username))

User類繼承自my_db.Model,它是Flask-SQLAlchemy中所有模型的基類。字段被創(chuàng)建為my_db.Column類的實(shí)例，它傳入字段類型以及其他可選參數(shù)。

而__repr__這個(gè)特殊方法可以在調(diào)試時(shí)打印用戶實(shí)例。測(cè)試情況如下：

>>> from app.models import User
>>> u = User(username='devil', email='devil@gmail.com')
>>> u
<User devil>
>>> u.username
'devil'
>>> u.email
'devil@gmail.com'

如果可以達(dá)到這一步測(cè)試，那我們可以開(kāi)始來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)遷移儲(chǔ)存庫(kù)了。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)遷移存儲(chǔ)庫(kù)

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們需要修改數(shù)據(jù)庫(kù)模型，而且還要在修改之后更新數(shù)據(jù)庫(kù)。最直接的方式就是刪除舊表，但這樣會(huì)丟失數(shù)據(jù)。更好的解決辦法是使用數(shù)據(jù)庫(kù)遷移框架。在Flask中可以使用Flask-Migrate擴(kuò)展，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移。Flask-Migrate添加了flask db子命令來(lái)管理與數(shù)據(jù)庫(kù)遷移相關(guān)的所有事情。那么讓我們通過(guò)運(yùn)行flask db init來(lái)創(chuàng)建microblog的遷移存儲(chǔ)庫(kù),代碼如下：

$ flask db init
  Creating directory /home/evil/microblog/migrations ... done
  Creating directory /home/evil/microblog/migrations/versions ... done
  Generating /home/evil/microblog/migrations/script.py.mako ... done
  Generating /home/evil/microblog/migrations/alembic.ini ... done
  Generating /home/evil/microblog/migrations/env.py ... done
  Generating /home/evil/microblog/migrations/README ... done
  Please edit configuration/connection/logging settings in
  '/home/evil/microblog/migrations/alembic.ini' before proceeding.

第一次數(shù)據(jù)庫(kù)遷移

包含映射到User數(shù)據(jù)庫(kù)模型的用戶表的遷移存儲(chǔ)庫(kù)生成后，可以創(chuàng)建第一次數(shù)據(jù)庫(kù)遷移了?？梢酝ㄟ^(guò)手動(dòng)或自動(dòng)。要自動(dòng)生成遷移，Alembic會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)模型定義的數(shù)據(jù)庫(kù)模式與數(shù)據(jù)庫(kù)中當(dāng)前使用的實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)模式進(jìn)行比較。然后，使用必要的更改來(lái)填充遷移腳本，以使數(shù)據(jù)庫(kù)模式與應(yīng)用程序模型匹配。當(dāng)前情況是，由于之前沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)，自動(dòng)遷移將把整個(gè)User模型添加到遷移腳本中。 flask db migrate子命令生成這些自動(dòng)遷移：

$ flask db migrate -m "users table"
INFO  [alembic.runtime.migration] Context impl SQLiteImpl.
INFO  [alembic.runtime.migration] Will assume non-transactional DDL.
INFO  [alembic.autogenerate.compare] Detected added table 'user'
INFO  [alembic.autogenerate.compare] Detected added index 'ix_user_email' on '['email']'
INFO  [alembic.autogenerate.compare] Detected added index 'ix_user_username' on '['username']'
  Generating /home/evil/microblog/migrations/versions/2e70cde282af_users_table.py
  ... done

從輸出信息可以看到輸出了一個(gè)User表和倆個(gè)索引，給出了遷移腳本的輸出路徑，2e70cde282af則是自動(dòng)生成的遷移標(biāo)識(shí)，之后我們使用flask db upgrade更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

$ flask db upgrade
INFO  [alembic.runtime.migration] Context impl SQLiteImpl.
INFO  [alembic.runtime.migration] Will assume non-transactional DDL.
INFO  [alembic.runtime.migration] Running upgrade  -> 2e70cde282af, users table
(venv)

觀察自己的文件目錄發(fā)現(xiàn)多出了一個(gè)my_app.db的文件，這是因?yàn)槲覀兪褂昧薙QLite，所以u(píng)pgrade命令檢測(cè)到數(shù)據(jù)庫(kù)不存在時(shí)，會(huì)創(chuàng)建它。在使用類似MySQL和PostgreSQL的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)時(shí)，必須在運(yùn)行upgrade之前在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)擅長(zhǎng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)系。考慮用戶發(fā)表動(dòng)態(tài)的情況，用戶將在user表中有一個(gè)記錄，并且這條用戶動(dòng)態(tài)將在post表中有一個(gè)記錄。標(biāo)記誰(shuí)寫(xiě)了一個(gè)給定的動(dòng)態(tài)的最有效的方法是鏈接兩個(gè)相關(guān)的記錄。

也就是說(shuō)你看到一個(gè)動(dòng)態(tài)，想知道這個(gè)動(dòng)態(tài)是誰(shuí)發(fā)布的，或者知道一個(gè)用戶，想看到他的所有動(dòng)態(tài)，就可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢

下面對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展以支持用戶動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)一個(gè)新表post，post將具有必須的id、用戶動(dòng)態(tài)的body和timestamp字段。并在此基礎(chǔ)上添加了一個(gè)user_id字段，將該用戶動(dòng)態(tài)鏈接到其作者。由于用戶有唯一的id主鍵，將用戶動(dòng)態(tài)鏈接到其作者的方法是添加對(duì)用戶id的引用，這正是user_id字段所在的位置。這個(gè)user_id字段被稱為外鍵。

下面對(duì)app/models.py進(jìn)行修改：

# -*- coding: utf-8 -*-
from datetime import datetime
from app import my_db

class User(my_db.Model):
    id = my_db.Column(my_db.Integer, primary_key=True)
    username = my_db.Column(my_db.String(64), index=True, unique=True)
    email = my_db.Column(my_db.String(120), index=True, unique=True)
    password_hash = my_db.Column(my_db.String(128))
    posts = my_db.relationship('Post', backref='author', lazy='dynamic')

    def __repr__(self):
        return '<User {}>'.format(self.username)

class Post(my_db.Model):
    id = my_db.Column(my_db.Integer, primary_key=True)
    body = my_db.Column(my_db.String(140))
    timestamp = my_db.Column(my_db.DateTime, index=True, default=datetime.utcnow)
    user_id = my_db.Column(my_db.Integer, my_db.ForeignKey('user.id'))

    def __repr__(self):
        return '<Post {}>'.format(self.body)

Post類表示用戶的發(fā)表動(dòng)態(tài),中間有timestamp字段被編入索引，可以按時(shí)間順序檢索用戶動(dòng)態(tài)。通常，在服務(wù)應(yīng)用中使用UTC日期和時(shí)間是推薦做法。這可以確保你使用統(tǒng)一的時(shí)間戳，無(wú)論用戶位于何處，這些時(shí)間戳?xí)陲@示時(shí)轉(zhuǎn)換為用戶的當(dāng)?shù)貢r(shí)間。

user_id字段被初始化為user.id的外鍵，這意味著它引用了來(lái)自用戶表的id值。本處的user是數(shù)據(jù)庫(kù)表的名稱，F(xiàn)lask-SQLAlchemy自動(dòng)設(shè)置類名為小寫(xiě)來(lái)作為對(duì)應(yīng)表的名稱。 User類有一個(gè)新的posts字段，用my_db.relationship初始化。這不是實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)字段，而是用戶和其動(dòng)態(tài)之間關(guān)系的高級(jí)視圖，因此它不在數(shù)據(jù)庫(kù)圖表中。對(duì)于一對(duì)多關(guān)系，my_db.relationship字段通常在“一”的這邊定義，并用作訪問(wèn)“多”的便捷方式。因此，如果我有一個(gè)用戶實(shí)例u，表達(dá)式u.posts將運(yùn)行一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，返回該用戶發(fā)表過(guò)的所有動(dòng)態(tài)。 db.relationship的第一個(gè)參數(shù)表示代表關(guān)系“多”的類。 backref參數(shù)定義了代表“多”的類的實(shí)例反向調(diào)用“一”的時(shí)候的屬性名稱。這將會(huì)為用戶動(dòng)態(tài)添加一個(gè)屬性post.author，調(diào)用它將返回給該用戶動(dòng)態(tài)的用戶實(shí)例。 lazy參數(shù)定義了這種關(guān)系調(diào)用的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢是如何執(zhí)行的

一旦變更了應(yīng)用模型，就需要生成一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)遷移：

$ flask db migrate -m "posts table"
INFO  [alembic.runtime.migration] Context impl SQLiteImpl.
INFO  [alembic.runtime.migration] Will assume non-transactional DDL.
INFO  [alembic.autogenerate.compare] Detected added table 'post'
INFO  [alembic.autogenerate.compare] Detected added index 'ix_post_timestamp' on '['timestamp']'
  Generating /home/evil/microblog/migrations/versions/3db91c590389_posts_table.py
  ... done

使用flask db upgrade遷移到數(shù)據(jù)庫(kù)

$ flask db upgrade
INFO  [alembic.runtime.migration] Context impl SQLiteImpl.
INFO  [alembic.runtime.migration] Will assume non-transactional DDL.
INFO  [alembic.runtime.migration] Running upgrade 2e70cde282af -> 3db91c590389, posts table
(venv)

Demo

現(xiàn)在讓我們?cè)趐ython交互環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例和模型：

>>> from app import my_db
>>> from app.models import User, Post

創(chuàng)建一個(gè)新用戶：

>>> u = User(username='evil',email='evil@gmail.com')
>>> my_db.session.add(u)
>>> my_db.session.commit()

db.session進(jìn)行訪問(wèn)驗(yàn)證。,一旦所有更改都被注冊(cè)，你可以發(fā)出一個(gè)指令db.session.commit()來(lái)以原子方式寫(xiě)入所有更改。如果在會(huì)話執(zhí)行的任何時(shí)候出現(xiàn)錯(cuò)誤，調(diào)用db.session.rollback()會(huì)中止會(huì)話并刪除存儲(chǔ)在其中的所有更改。要記住的重要一點(diǎn)是，只有在調(diào)用db.session.commit()時(shí)才會(huì)將更改寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。
下面添加一個(gè)新用戶:

>>> u = User(username='Devil',email='Devil@gmail.com')
>>> my_db.session.add(u)
>>> my_db.session.commit()

進(jìn)行查詢操作：

>>> users = User.query.all()
>>> users
[<User evil>, <User Devil>]
>>> [print(u.id,u.username,u.email) for u in users]
1 evil evil@gmail.com
2 Devil Devil@gmail.com
[None, None]

query屬性是數(shù)據(jù)庫(kù)查詢的入口，最基本的查詢就是返回該類的所有元素，在添加市，用戶的id字段被設(shè)置為1和2。得到了用戶id，我們現(xiàn)在可以直接獲取用戶實(shí)例：

>>> u=User.query.get(1)
>>> u
<User evil>
# 添加用戶動(dòng)態(tài)
>>> p = Post(body='My first post!',author = u)
>>> my_db.session.add(p)
>>> my_db.session.commit()

在User類中創(chuàng)建的my_db.relationship為用戶添加了posts屬性，并為用戶動(dòng)態(tài)添加了author屬性。我使用author虛擬字段來(lái)調(diào)用其作者，而不必通過(guò)用戶ID來(lái)處理。

現(xiàn)在看一下另外的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢栗子：

# get all posts written by a user
>>> u=User.query.get(1)
>>> u
<User evil>
>>> posts = u.posts.all()
>>> posts
[<Post My first post!>]
# same, but with a user that has no posts
>>> u=User.query.get(2)
>>> u
<User Devil>
>>> posts = u.posts.all()
>>> posts
[]
# print post author and body for all posts
>>> posts = Post.query.all()
>>> [print(p.id, p.author.username, p.body) for p in posts]
1 evil My first post!
[None]
# get all users in reverse alphabetical order
>>> User.query.order_by(User.username.desc()).all()
[<User evil>, <User Devil>]
>>> User.query.order_by(User.username).all()
[<User Devil>, <User evil>]

具體操作可以參考Flask-SQLAlchemy
下面清除這些測(cè)試用戶和用戶動(dòng)態(tài)：

>>> users = User.query.all()
>>> [my_db.session.delete(u) for u in users]
[None, None]

>>> posts = Post.query.all()
>>> [my_db.session.delete(p) for p in posts]
[None]

>>> my_db.session.commit()
>>>

補(bǔ)充姿勢(shì)

在每次啟動(dòng)Python解釋器之后，第一件事是運(yùn)行兩條導(dǎo)入語(yǔ)句：

>>> from app import my_db
>>> from app.models import User, Post

很煩有木有，這種反人類的事情總會(huì)有解決方案。flask shell就是這樣的讓我們看個(gè)栗子：

>>> app
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'app' is not defined

$ flask shell
Python 3.6.7 (default, Oct 22 2018, 11:32:17)
[GCC 8.2.0] on linux
App: app [production]
Instance: /home/evil/microblog/instance
>>> app
<Flask 'app'>

當(dāng)使用flask shell時(shí)，該命令預(yù)先導(dǎo)入應(yīng)用實(shí)例。 flask shell的絕妙之處不在于它預(yù)先導(dǎo)入了app，而是你可以配置一個(gè)“shell上下文”，也就是可以預(yù)先導(dǎo)入一份對(duì)象列表。
下面在microblog.py中實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)，它通過(guò)添加數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例和模型來(lái)創(chuàng)建了一個(gè)shell上下文環(huán)境：

from app import my_app, my_db
from app.models import User, Post

@my_app.shell_context_processor
def make_shell_context():
    return {'db': my_db, 'User': User, 'Post': Post}

則現(xiàn)在運(yùn)行flask shell:

$ flask shell
>>> my_db
<SQLAlchemy engine=sqlite:////home/evil/microblog/my_app.db>
>>> User
<class 'app.models.User'>
>>> Post
<class 'app.models.Post'>
>>>

如果產(chǎn)生NameError，說(shuō)明 make_shell_context() 沒(méi)有被Flask注冊(cè)。最有可能的原因是你的環(huán)境變量中沒(méi)有設(shè)定 FLASK_APP=microblog.py，可以查看之前寫(xiě)的第一篇文章，配置，或者使用export FLASK_APP=microblog.py，本篇到此結(jié)束，謝謝您的觀看。（可以給我點(diǎn)個(gè)贊嗎，就一個(gè)，謝謝了嘞）。

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Flask奇妙探索之旅（四）---SQL

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寫(xiě)在前面

Flask中數(shù)據(jù)庫(kù)插件

SQLAchemy配置

數(shù)據(jù)庫(kù)模型

創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)遷移存儲(chǔ)庫(kù)

第一次數(shù)據(jù)庫(kù)遷移

數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系

Demo

補(bǔ)充姿勢(shì)

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