Python訪問數據庫

作為Python開發(fā)工程師，選擇哪個數據庫呢？當然是MySQL。因為MySQL不僅免費，普及率最高，出了錯，可以很容易找到解決方法。而且，圍繞MySQL有一大堆監(jiān)控和運維的工具，安裝和使用很方便。

使用MySQL

MySQL是Web世界中使用最廣泛的數據庫服務器。SQLite的特點是輕量級、可嵌入，但不能承受高并發(fā)訪問，適合桌面和移動應用。而MySQL是為服務器端設計的數據庫，能承受高并發(fā)訪問，同時占用的內存也遠遠大于SQLite。

安裝MySQL

可以直接從MySQL官方網站下載最新的Community Server 5.6.x版本。MySQL是跨平臺的，選擇對應的平臺下載安裝文件，安裝即可。
安裝時，MySQL會提示輸入root用戶的口令，請務必記清楚。
在Windows上，安裝時請選擇UTF-8編碼，以便正確地處理中文。
在Mac或Linux上，需要編輯MySQL的配置文件，把數據庫默認的編碼全部改為UTF-8。MySQL的配置文件默認存放在/etc/my.cnf或者/etc/mysql/my.cnf：

[client]
default-character-set = utf8

[mysqld]
default-storage-engine = INNODB
character-set-server = utf8
collation-server = utf8_general_ci

重啟MySQL后，可以通過MySQL的客戶端命令行檢查編碼：

$ mysql -u root -p
Enter password: 
Welcome to the MySQL monitor...
...

mysql> show variables like '%char%';
+--------------------------+--------------------------------------------------------+
| Variable_name            | Value                                                  |
+--------------------------+--------------------------------------------------------+
| character_set_client     | utf8                                                   |
| character_set_connection | utf8                                                   |
| character_set_database   | utf8                                                   |
| character_set_filesystem | binary                                                 |
| character_set_results    | utf8                                                   |
| character_set_server     | utf8                                                   |
| character_set_system     | utf8                                                   |
| character_sets_dir       | /usr/local/mysql-5.1.65-osx10.6-x86_64/share/charsets/ |
+--------------------------+--------------------------------------------------------+
8 rows in set (0.00 sec)

看到utf8字樣就表示編碼設置正確。
注：如果MySQL的版本≥5.5.3，可以把編碼設置為utf8mb4，utf8mb4和utf8完全兼容，但它支持最新的Unicode標準，可以顯示emoji字符。

安裝MySQL驅動

MySQL官方提供了mysql-connector-python驅動，但是安裝的時候需要給pip命令加上參數--allow-external：

$ pip install mysql-connector-python --allow-external mysql-connector-python

如果上面的命令安裝失敗，可以試試另一個驅動：

$ pip install mysql-connector

我們演示如何連接到MySQL服務器的test數據庫：

# 導入MySQL驅動:
>>> import mysql.connector
# 注意把password設為你的root口令:
>>> conn = mysql.connector.connect(user='root', password='password', database='test')
>>> cursor = conn.cursor()
# 創(chuàng)建user表:
>>> cursor.execute('create table user (id varchar(20) primary key, name varchar(20))')
# 插入一行記錄，注意MySQL的占位符是%s:
>>> cursor.execute('insert into user (id, name) values (%s, %s)', ['1', 'Michael'])
>>> cursor.rowcount
1
# 提交事務:
>>> conn.commit()
>>> cursor.close()
# 運行查詢:
>>> cursor = conn.cursor()
>>> cursor.execute('select * from user where id = %s', ('1',))
>>> values = cursor.fetchall()
>>> values
[('1', 'Michael')]
# 關閉Cursor和Connection:
>>> cursor.close()
True
>>> conn.close()

使用SQLAlchemy

把一個表的內容用Python的數據結構表示出來的話，可以用一個list表示多行，list的每一個元素是tuple，表示一行記錄。但是用tuple表示一行很難看出表的結構。如果把一個tuple用class實例來表示，就可以更容易地看出表的結構來。
這就是傳說中的ORM技術：Object-Relational Mapping，把關系數據庫的表結構映射到對象上。但是由誰來做這個轉換呢？所以ORM框架應運而生。
在Python中，最有名的ORM框架是SQLAlchemy。我們來看看SQLAlchemy的用法。
首先通過pip安裝SQLAlchemy：

$ pip install sqlalchemy

然后，利用上次我們在MySQL的test數據庫中創(chuàng)建的user表，用SQLAlchemy來試試：
第一步，導入SQLAlchemy，并初始化DBSession：

# 導入:
from sqlalchemy import Column, String, create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base

# 創(chuàng)建對象的基類:
Base = declarative_base()

# 定義User對象:
class User(Base):
    # 表的名字:
    __tablename__ = 'user'

    # 表的結構:
    id = Column(String(20), primary_key=True)
    name = Column(String(20))

# 初始化數據庫連接:
engine = create_engine('mysql+mysqlconnector://root:password@localhost:3306/test')
# 創(chuàng)建DBSession類型:
DBSession = sessionmaker(bind=engine)

以上代碼完成SQLAlchemy的初始化和具體每個表的class定義。如果有多個表，就繼續(xù)定義其他class。
create_engine()用來初始化數據庫連接。SQLAlchemy用一個字符串表示連接信息：

'數據庫類型+數據庫驅動名稱://用戶名:口令@機器地址:端口號/數據庫名'

下面，我們看看如何向數據庫表中添加一行記錄。
由于有了ORM，我們向數據庫表中添加一行記錄，可以視為添加一個User對象：

# 創(chuàng)建session對象:
session = DBSession()
# 創(chuàng)建新User對象:
new_user = User(id='5', name='Bob')
# 添加到session:
session.add(new_user)
# 提交即保存到數據庫:
session.commit()
# 關閉session:
session.close()

可見，關鍵是獲取session，然后把對象添加到session，最后提交并關閉。DBSession對象可視為當前數據庫連接。
如何從數據庫表中查詢數據呢？有了ORM，查詢出來的可以不再是tuple，而是User對象。SQLAlchemy提供的查詢接口如下：

# 創(chuàng)建Session:
session = DBSession()
# 創(chuàng)建Query查詢，filter是where條件，最后調用one()返回唯一行，如果調用all()則返回所有行:
user = session.query(User).filter(User.id=='5').one()
# 打印類型和對象的name屬性:
print('type:', type(user))
print('name:', user.name)
# 關閉Session:
session.close()

由于關系數據庫的多個表還可以用外鍵實現(xiàn)一對多、多對多等關聯(lián)，相應地，ORM框架也可以提供兩個對象之間的一對多、多對多等功能。
例如，如果一個User擁有多個Book，就可以定義一對多關系如下：

class User(Base):
    __tablename__ = 'user'

    id = Column(String(20), primary_key=True)
    name = Column(String(20))
    # 一對多:
    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表是通過外鍵關聯(lián)到user表的:
    user_id = Column(String(20), ForeignKey('user.id'))

ORM框架的作用就是把數據庫表的一行記錄與一個對象互相做自動轉換。
祝愿我們早日戰(zhàn)勝新冠病毒！