5 数据库
这一章学习如何在Python中使用DBMS（数据库管理系统），来对数据库进行管理和操作。本书使用SQLite作为示例。
5.1 数据库的分类
分为SQL（Structured Query Language）数据库和NoSQL（Not Only SQL）数据库。
- SQL：稍显复杂，但不容易出错，可以适应大部分场景。
- NoSQL：灵活，效率高，可扩展性好等。
- 1、文档存储：使用类json格式来表示数据
- 2、键值对存储：通过键来存取数据，读写很快，常作为缓存使用。
5.2 ORM
作用：
- 处理查询参数的转义，防止注入。
- 为不同的DBMS提供统一的接口。
- 能直接使用Python操作数据库，不需要写SQL语句。
ORM实现了三层映射关系：表 --> Python类，字段 --> 类属性，记录 --> 类实例。
# 定义表
from foo_orm import Model, Column, String
class Contact(Model):
__tablename__ = 'contacts'
name = Column(String(100), nullable=False)
# 插入记录
contact = Contact(name="zhang san")
5.3 使用Flask_SQLAlchemy
1、连接数据库：
首先连接数据库需要指定URI（Uniform Resource Identifier，统一资源标识符），URL（统一资源定位符）是它的子集。
SQLite是基于文件的DBMS，不需要数据库服务器，只需要指定数据库文件的绝对路径。配置数据库URI的代码如下：
from flask import Flask
import os
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
app = Flask(__name__)
t = app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = os.getenv('DATABASE_URL', 'sqlite:///' + os.path.join(app.root_path, 'data.db'))
db = SQLAlchemy(app)
print(t)
print(db)
运行输出：
sqlite:///D:\code_all\gitCode\helloflask_learn\数据库\data.db
<SQLAlchemy>
2、定义数据库模型：
模型类继承自SQLAlchemy提供的db.Model基类，表的字段由db.Column类的实例表示。
class Note(db.Model):
id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
body = db.Column(db.Text)
-
表名称会根据模型的类名称自动生成，可用
__tablename__属性指定。 -
字段名默认为类属性名，看用
name关键字参数指定。
3、创建数据库和表：
db.create_all()
可以查看模型对象的建表SQL语句：
from app import Note
from sqlalchemy.schema import CreateTable
print(CreateTable(Note.__table__))
改动模型类后，再次调用create_all()不会更新表结构。可以调用drop_all()方法删除数据库和表，然后重建。
可以自定义一个flaks命令完成数据库的创建工作，对于sqlite创建成功后会生成一个数据库文件，如data.db。
import click
@app.cli.command()
def initdb():
db.create_all()
click.echo('Initialized database')
5.4 数据库操作
SQLAlchemy使用数据库会话（也称为事务）来管理数据库操作，会话代表一个临时存储区，对会话对象调用commit()方法时，改动才被提交到数据库。调用rollback()方法可以撤销会话中未提交的改动。
1、CRUD：
即Create、Read、Update、Delete。
- Create
note = Note(body='hello, world')
db.session.add(note)
db.session.commit()
通过add_all()可以一次提交一个列表。
- Read
<模型类>.query.<过滤方法>.<查询方法>
Note.query.filter(Note.body=='hello, world').first
Query对象调用过滤方法的返回值仍然是一个Query对象，就像SQL的操作对象和返回结果都是表。查询方法返回的是模型类实例。
- Update
note = Note.query.get(2)
note.body = 'hello, flask'
db.session.commit()
- Delete
note = Note.query.get(2)
db.session.delete(note)
db.session.commit()
2、在视图函数里操作数据库：
与在python shell中基本一致。
5.5 定义关系
1、配置Python Shell上下文
使用app.shell_context_processor装饰器注册一个shell上下文处理函数，返回包含变量和变量值的字典。
@app.shell_context_processor
def make_shell_context():
return dict(db=db, Note=Note)
2、一对多关系
定义一对多关系包含两个部分：定义外键，和定义关系属性。其中关系属性相当于一个快捷查询，不会作为字段被写入到数据库中。下面的关系属性articles会返回该作者所有文章的记录列表。
class Author(db.Model):
...
articles = db.relationship('Article')
class Article(db.Model):
...
author_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('athor.id'))
可以在两侧都定义一个关系属性，称为双向关系，需要用到back_populates关键字参数，值为另一侧的关系属性名。
class Author(db.Model):
...
articles = db.relationship('Article', back_populates='author')
class Article(db.Model):
...
author_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('athor.id'))
author = db.relationship('Author', back_populates='articles')
定义关系后，建立关系有两种方式，一种是为外键字段赋值，另一种是通过操作关系属性。
# 为外键字段赋值
article_A.author_id = 1
# 操作关系属性: append, remove, pop
Mike.articles.append(article_A)
3、一对一关系
实际上是在通过建立一对多关系的双向关系的基础上转化而来，只是在原来”一“的一方设置userlist=False，将集合属性变为标量属性。此后，无法再使用列表语义操作，如append方法。
class Contry(db.Model):
...
capital = db.relationship('Capital', uselist=False)
class Capital(db.Model):
...
contry_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('country.id'))
contry = db.relationship('Country')
4、多对多关系
一对多关系中在“多”的一方存放外键，则“多”一方的每条记录只能有一条关系。我们可以单独创建一个关联表(db.Table)来存储外键，表示多对多关系。使用secondary参数来指定关联表。
association_table = db.Table(
'association',
db.Column('student_id', db.Integer, db.ForeignKey('student.id')),
db.Column('teacher_id', db.Integer, db.ForeignKey('teacher.id')))
class Student(db.Model):
...
teachers = db.relationship('Teacher', secondary=association_table, back_populates='students')
class Teacher(db.Model):
...
students = db.relationship('Student', secondary=association_table, back_populates='teachers')
5.6 更新数据库表
1、重新生成表
方法很简单，但缺点是会丢失原来的所有数据。
db.drop_all()
db.create_all()
2、使用Flask-Migrate迁移（p169）
可以保留数据库中原有的数据。自动生成的迁移命令不一定可靠，必要时检查一下。
flask db init # 创建迁移环境
flask db migrate # 生成迁移脚本
flask db upgrade # 应用迁移
flask db downgrade # 撤销一次迁移
5.7 数据库进阶
1、级联操作（p172）
在relationship方法可以配置cascade参数，所有可用值为save-update，merge，refresh-expire，expunge，delete。默认值为save-update，merge。
class Post(db.Model):
...
comments = db.relationship(..., cascade='save-update, merge, delete')
-
save-update：
db.session.add()将Post对象添加到数据库会话时，相关的Comment对象也会被添加到数据库会话。 -
delete：Post记录被删除时，相关的Comment记录也会被删除。
-
delete-orphan：Post与Comment记录解除关系操作时，相应的Comment记录会被删除。
-
all：包含除了
delete-orphan之外的所有可用值。
2、事件监听（p176）
在Flask中有请求回调函数，而SQLAlchemy也提供了listens_for()装饰器来注册事件回调函数。装饰器接受两个参数，target表示监听的对象，identifier表示被监听事件的类型。被注册的监听函数需要接收对应事件方法的所有参数。
class Draft(db.Model):
...
edit_time = ...
@db.event.listens_for(Draft.body, 'set', named=True)
def increment_edit_time(**kwargs):
if kwargs['target'].edit_time is not None:
kwargs['target'].edit_time += 1
设置named参数为True可以使用kwargs接收所有参数（不知道为啥）。kwargs中的target参数表示触发事件的模型类实例。
小结
数据库这一章我看得有点拖拉，正值开学，可能需要好些天才能找回学习状态。大部分东西我还是之前都有所了解，因此看得比较流畅。在最近开发自己的玩具程序的过程中，数据库这一环节可给我制造了不少麻烦（特别是配环境），它在我眼里的黑盒程度又比较高，书中说到本章只是一个简单的介绍，不过暂时于我也够用了。