SQLAlchemy學(xué)習(xí)筆記（一）

SQLAlchemy學(xué)習(xí)筆記（一）

為什么要使用SQLAlchemy?

將你的代碼抽象出來不依賴與數(shù)據(jù)庫的類型和某種數(shù)據(jù)庫自身的的獨特性，SQLAlchemy提供了強大又通用的語句和類型，你不在需要考慮你所選用數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)及其廠商。SQLAlchemy同樣使得將數(shù)據(jù)邏輯從Oracle或者PostgreSQL到你的應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫或者其他數(shù)據(jù)倉庫。它將將對數(shù)據(jù)庫的操作在提交給數(shù)據(jù)庫之前進行了統(tǒng)一的規(guī)范和轉(zhuǎn)義。這樣就避免了一些常見的問題例如數(shù)據(jù)庫注入攻擊。

SQLAlchemy通過兩種主要的數(shù)據(jù)庫訪問方式提供了強大的靈活性：SQL表達式和ORM。這些方式可以單獨使用也可以結(jié)合使用，完全取決于你的喜好和應(yīng)用程序的需要。

SQLAlchemy Core和 SQL Expression Language

SQL表達式是一種比較Pythonic的方式取代原始的SQL語句，它是一個對原始SQL語言的初級抽象，雖然聚焦于具體的數(shù)據(jù)庫，然而，通過對多數(shù)的后端數(shù)據(jù)庫提供了統(tǒng)一的語言實現(xiàn)了訪問方式的統(tǒng)一。

ORM

SQLAlchemy ORM類似于你在其他語言中可能遇到的許多其他對象關(guān)系映射器(ORM)。它關(guān)注于應(yīng)用程序的領(lǐng)域模型，并利用工作模式單元來維護對象狀態(tài)。它還在SQL表達式語言之上提供了高級抽象，使用戶能夠以更習(xí)慣的方式工作。您可以混合使用ORM和SQL表達式語言來創(chuàng)建非常強大的應(yīng)用程序。ORM利用了一個聲明式系統(tǒng)，該系統(tǒng)與許多其他ORM(如Ruby on Rails中的ORM)使用的活動記錄系統(tǒng)類似。

雖然ORM非常有用，但您必須記住，在關(guān)聯(lián)類的方式和底層數(shù)據(jù)庫關(guān)系的工作方式之間是有區(qū)別的。在第6章中，我們將更全面地探討這種方法如何影響您的實現(xiàn)。

在SQLAlchemy Core和ORM之間如何選擇？

在開始使用SQLAlchemy構(gòu)建應(yīng)用程序之前，您需要決定是主要使用ORM還是Core。選擇SQLAlchemy Core或ORM作為應(yīng)用程序的主要數(shù)據(jù)訪問層通常取決于幾個因素和個人偏好。

這兩種模式使用的語法略有不同，但是Core和ORM之間最大的區(qū)別是將數(shù)據(jù)視為模式或業(yè)務(wù)對象。SQLAlchemy Core有一個以模式為中心的視圖，它與傳統(tǒng)SQL一樣，主要關(guān)注表、鍵和索引結(jié)構(gòu)。SQLAlchemy Core在數(shù)據(jù)倉庫、報告、分析和其他場景中非常出色，在這些場景中，能夠嚴(yán)格控制查詢或?qū)ξ唇５臄?shù)據(jù)進行操作非常有用。強大的數(shù)據(jù)庫連接池和結(jié)果集優(yōu)化非常適合處理大量數(shù)據(jù)，甚至在多個數(shù)據(jù)庫中也是如此。

但是，如果您希望更多地關(guān)注領(lǐng)域驅(qū)動的設(shè)計，ORM將在元數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)對象中封裝大部分底層模式和結(jié)構(gòu)。這種封裝可以使數(shù)據(jù)庫交互更像普通的Python代碼。大多數(shù)常見的應(yīng)用程序都適合以這種方式建模。它也可以是引入領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計的一種非常有效的方法，將SQLAlchemy引入到遺留應(yīng)用程序中，或者在整個應(yīng)用程序中散布原始SQL語句。微服務(wù)還受益于底層數(shù)據(jù)庫的抽象，允許開發(fā)人員只關(guān)注正在實現(xiàn)的流程。

但是，由于ORM是在SQLAlchemy Core之上構(gòu)建的，所以您可以使用它處理Oracle數(shù)據(jù)倉庫和Amazon Redshift等服務(wù)的能力，就像它與MySQL交互一樣。當(dāng)您需要組合業(yè)務(wù)對象和存儲的數(shù)據(jù)時，這對于ORM來說是一個極好的補充。

這里有一個快速清單，可以幫助你決定哪種選擇最適合你:

  • 如果您使用的框架已經(jīng)內(nèi)建了ORM，但希望添加更強大的報表，請使用Core。

  • 如果您希望以更以模式為中心的視圖(如SQL中使用的)查看數(shù)據(jù)，請使用Core。

  • 如果您有不需要業(yè)務(wù)對象的數(shù)據(jù)，請使用Core。

  • 如果您將數(shù)據(jù)視為業(yè)務(wù)對象，請使用ORM。

  • 如果您正在構(gòu)建一個快速原型，請使用ORM。

  • 如果您的需求組合確實可以利用業(yè)務(wù)對象和其他與問題領(lǐng)域無關(guān)的數(shù)據(jù)，請同時使用它們!

現(xiàn)在，您已經(jīng)了解了SQLAlchemy的結(jié)構(gòu)以及Core和ORM之間的區(qū)別，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好安裝并開始使用SQLAlchemy來連接數(shù)據(jù)庫。

SQLAlchemy的安裝

默認(rèn)情況下，SQLAlchemy將支持SQLite3，不需要額外的驅(qū)動程序;但是，需要一個使用標(biāo)準(zhǔn)Python DBAPI (PEP-249)規(guī)范的附加數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序來連接到其他數(shù)據(jù)庫。這些DBAPI為每個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器使用的dialect提供了基礎(chǔ)，并且通常支持在不同數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和版本中看到的獨特特性。雖然許多數(shù)據(jù)庫可以使用多個dbapi，但是下面的說明主要針對最常見的數(shù)據(jù)庫:

PostgreSQL

Psycopg2提供了對PostgreSQL版本和特性的廣泛支持，可以與pip install Psycopg2一起安裝。

MySQL

PyMySQL是我用來連接MySQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的首選Python庫。它可以與pip安裝pymysql一起安裝。SQLAlchemy中的MySQL支持要求MySQL版本4.1或更高，這是由于該版本之前密碼的工作方式。此外，如果特定的語句類型僅在MySQL的某個版本中可用，SQLAlchemy不提供在語句不可用的MySQL版本上使用這些語句的方法。如果SQLAlchemy中的某個組件或函數(shù)在您的環(huán)境中不起作用，那么檢查MySQL文檔是很重要的。

其他類型

SQLAlchemy還可以與Drizzle、Firebird、Oracle、Sybase和Microsoft SQL Server一起使用。該社區(qū)還為許多其他數(shù)據(jù)庫提供了外部dialect，如IBM DB2、Informix、Amazon Redshift、EXASolution、SAP SQL Anywhere、Monet等。

現(xiàn)在可以安裝SQLAlchemy

pip install -U sqlalchemy

檢查安裝結(jié)果：目前最新的發(fā)行版本是1.2.15，

>>> import sqlalchemy
>>> sqlalchemy.__version__
'1.2.15'
>>>

連接一個數(shù)據(jù)庫

要連接到數(shù)據(jù)庫，我們需要創(chuàng)建一個SQLAlchemy引擎。SQLAlchemy引擎創(chuàng)建到數(shù)據(jù)庫的公共接口來執(zhí)行SQL語句。它通過包裝數(shù)據(jù)庫連接池和dialect來實現(xiàn)這一點，這些連接池和dialect可以協(xié)同工作，提供對后端數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一訪問。這使我們的Python代碼不必?fù)?dān)心數(shù)據(jù)庫或dbapi之間的差異。

SQLAlchemy提供了一個函數(shù)來為我們創(chuàng)建一個引擎，該引擎提供了一個連接字符串和一些額外的關(guān)鍵字參數(shù)。連接字符串是一種特殊格式的字符串，它提供:

  • 數(shù)據(jù)庫類型(Postgres, MySQL等)

  • 除非數(shù)據(jù)庫類型是默認(rèn)的(Psycopg2、PyMySQL等)，否則使用dialect。

  • 可選身份驗證細節(jié)(用戶名和密碼)

  • 數(shù)據(jù)庫的位置(數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的文件或主機名)

  • 可選的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端口，不指定則根據(jù)所選數(shù)據(jù)庫類型連接其常規(guī)的默認(rèn)端口

  • 可選的數(shù)據(jù)庫名稱

SQLite數(shù)據(jù)庫連接字符串讓我們表示特定的文件或存儲位置。示例P-1定義了一個名為cookies的SQLite數(shù)據(jù)庫文件。db通過第二行中的相對路徑存儲在當(dāng)前目錄中，第三行是內(nèi)存中的數(shù)據(jù)庫，第四行(Unix)和第五行(Windows)是文件的完整路徑。在Windows上，連接字符串看起來像engine4;除非您使用原始字符串(r”)，否則需要使用\進行適當(dāng)?shù)淖址D(zhuǎn)義。

示例P-1：創(chuàng)建一個連接SQLite的engine

from sqlalchemy import create_engine 
engine = create_engine('sqlite:///cookies.db') 
engine2 = create_engine('sqlite:///:memory:')
engine3 = create_engine('sqlite:////home/cookiemonster/cookies.db') 
engine4 = create_engine('sqlite:///c:\\Users\\cookiemonster\\cookies.db')

提示：create_engine只是創(chuàng)建了一個engine實例，但是它并不會立即去連接數(shù)據(jù)庫，只有在需要連接數(shù)據(jù)庫的操作觸發(fā)后，engine才會去連接數(shù)據(jù)庫，譬如一個查詢操作。

讓我們?yōu)槊麨閙ydb的本地PostgreSQL數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一個引擎。我們首先從基本sqlalchemy包導(dǎo)入create_engine函數(shù)。接下來，我們將使用該函數(shù)構(gòu)造一個引擎實例。在示例P-2中，您會注意到我使用postgresql+psycopg2作為連接字符串的引擎和dialect組件，即使只使用postgres也可以工作。這是因為我更喜歡顯式而不是隱式，就像Python之禪推薦的那樣。

示例P-2：創(chuàng)建一個連接本地PostgreSQL的engine

from sqlalchemy import create_engine 
engine = create_engine('postgresql+psycopg2://username:password@localhost:5432/mydb')

現(xiàn)在讓我們看一下遠程服務(wù)器上的MySQL數(shù)據(jù)庫。您將注意到，在示例P-3中，在連接字符串之后，我們有一個關(guān)鍵字參數(shù)pool_recycle，用于定義循環(huán)使用連接的頻率。

示例P-3：創(chuàng)建一個連接遠程MySQL數(shù)據(jù)庫的engine

from sqlalchemy import create_engine 
engine = create_engine('mysql+pymysql://cookiemonster:chocolatechip@mysql01.monster.'
                       'internal/cookies', pool_recycle=3600)

注意：默認(rèn)情況下，MySQL會關(guān)閉空閑時間超過8小時的連接。要解決這個問題，在創(chuàng)建引擎時使用pool_recycle=3600，如示例P-3所示。

一些在創(chuàng)建engine時可選的參數(shù)如下：

  • echo

    這將記錄引擎處理的操作，如SQL語句及其參數(shù)。它默認(rèn)為false。

  • encoding

    這定義了SQLAlchemy使用的字符串編碼。它默認(rèn)為utf-8，大多數(shù)DBAPI默認(rèn)支持這種編碼。這并不定義后端數(shù)據(jù)庫本身使用的編碼類型。

  • isolation_level

    這指示SQLAlchemy使用特定的隔離級別。例如，帶有Psycopg2的PostgreSQL有READ COMMITTED、READ UNCOMMITTED、REPEATABLE READ、SERIALIZABLE和AUTOCOMMIT，默認(rèn)情況下是READ COMMITTED。PyMySQL具有相同的選項，默認(rèn)為InnoDB數(shù)據(jù)庫的可重復(fù)讀取。

    注意：使用isolation_level關(guān)鍵字參數(shù)將為任何給定的DBAPI設(shè)置隔離級別。這與通過連接字符串中的鍵-值對(如支持該方法的Psycopg2)來實現(xiàn)相同。

  • pool_recyle

    這將定期回收或超時數(shù)據(jù)庫連接。由于前面提到的連接超時，這對于MySQL非常重要。它的默認(rèn)值是-1，這意味著沒有超時。

一旦初始化了引擎，就可以實際打開到數(shù)據(jù)庫的連接。這是通過調(diào)用引擎上的connect()方法實現(xiàn)的，如下所示:

from sqlalchemy import create_engine 
engine = create_engine('mysql+pymysql://cookiemonster:chocolatechip'
                       '@mysql01.monster.internal/cookies', pool_recycle=3600) 
connection = engine.connect()

現(xiàn)在我們已經(jīng)有了數(shù)據(jù)庫連接，可以開始使用SQLAlchemy Core或ORM。

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