python使用sqlalchemy连接mysql数据库

痴心易碎 提交于 2020-03-26 07:40:32

创建一个连接引擎

engine=create_engine("mysql+pymysql://root:password@localhost:3306/test",echo=True)

 

 

from sqlalchemy import func, or_, not_

 


user = User(name='a')
session.add(user)
user = User(name='b')
session.add(user)
user = User(name='a')
session.add(user)
user = User()
session.add(user)
session.commit()

query = session.query(User)
print query # 显示SQL 语句
print query.statement # 同上
for user in query: # 遍历时查询
    print user.name
print query.all() # 返回的是一个类似列表的对象
print query.first().name # 记录不存在时,first() 会返回 None
# print query.one().name # 不存在,或有多行记录时会抛出异常
print query.filter(User.id == 2).first().name
print query.get(2).name # 以主键获取,等效于上句
print query.filter('id = 2').first().name # 支持字符串

query2 = session.query(User.name)
print query2.all() # 每行是个元组
print query2.limit(1).all() # 最多返回 1 条记录
print query2.offset(1).all() # 从第 2 条记录开始返回
print query2.order_by(User.name).all()
print query2.order_by('name').all()
print query2.order_by(User.name.desc()).all()
print query2.order_by('name desc').all()
print session.query(User.id).order_by(User.name.desc(), User.id).all()

print query2.filter(User.id == 1).scalar() # 如果有记录,返回第一条记录的第一个元素
print session.query('id').select_from(User).filter('id = 1').scalar()
print query2.filter(User.id > 1, User.name != 'a').scalar() # and
query3 = query2.filter(User.id > 1) # 多次拼接的 filter 也是 and
query3 = query3.filter(User.name != 'a')
print query3.scalar()
print query2.filter(or_(User.id == 1, User.id == 2)).all() # or
print query2.filter(User.id.in_((1, 2))).all() # in

query4 = session.query(User.id)
print query4.filter(User.name == None).scalar()
print query4.filter('name is null').scalar()
print query4.filter(not_(User.name == None)).all() # not
print query4.filter(User.name != None).all()

print query4.count()
print session.query(func.count('*')).select_from(User).scalar()
print session.query(func.count('1')).select_from(User).scalar()
print session.query(func.count(User.id)).scalar()
print session.query(func.count('*')).filter(User.id > 0).scalar() # filter() 中包含 User,因此不需要指定表
print session.query(func.count('*')).filter(User.name == 'a').limit(1).scalar() == 1 # 可以用 limit() 限制 count() 的返回数
print session.query(func.sum(User.id)).scalar()
print session.query(func.now()).scalar() # func 后可以跟任意函数名,只要该数据库支持
print session.query(func.current_timestamp()).scalar()
print session.query(func.md5(User.name)).filter(User.id == 1).scalar()

query.filter(User.id == 1).update({User.name: 'c'})
user = query.get(1)
print user.name

user.name = 'd'
session.flush() # 写数据库,但并不提交
print query.get(1).name

session.delete(user)
session.flush()
print query.get(1)

session.rollback()
print query.get(1).name
query.filter(User.id == 1).delete()
session.commit()
print query.get(1)

 

 

如何批量插入大批数据?

可以使用非 ORM 的方式:

复制代码 代码如下:
session.execute(
    User.__table__.insert(),
    [{'name': `randint(1, 100)`,'age': randint(1, 100)} for i in xrange(10000)]
)
session.commit()


上面我批量插入了 10000 条记录,半秒内就执行完了;而 ORM 方式会花掉很长时间。

 

如何让执行的 SQL 语句增加前缀?

使用 query 对象的 prefix_with() 方法:

复制代码 代码如下:
session.query(User.name).prefix_with('HIGH_PRIORITY').all()
session.execute(User.__table__.insert().prefix_with('IGNORE'), {'id': 1, 'name': '1'})

 

如何替换一个已有主键的记录?

使用 session.merge() 方法替代 session.add(),其实就是 SELECT + UPDATE:

复制代码 代码如下:
user = User(id=1, name='ooxx')
session.merge(user)
session.commit()


或者使用 MySQL 的 INSERT … ON DUPLICATE KEY UPDATE,需要用到 @compiles 装饰器,有点难懂,自己搜索看吧:《SQLAlchemy ON DUPLICATE KEY UPDATE》 和 sqlalchemy_mysql_ext。

 

如何使用无符号整数?

可以使用 MySQL 的方言:

复制代码 代码如下:
from sqlalchemy.dialects.mysql import INTEGER

 

id = Column(INTEGER(unsigned=True), primary_key=True)

 

模型的属性名需要和表的字段名不一样怎么办?

开发时遇到过一个奇怪的需求,有个其他系统的表里包含了一个“from”字段,这在 Python 里是关键字,于是只能这样处理了:

复制代码 代码如下:
from_ = Column('from', CHAR(10))

 

如何获取字段的长度?

Column 会生成一个很复杂的对象,想获取长度比较麻烦,这里以 User.name 为例:

复制代码 代码如下:
User.name.property.columns[0].type.length

 

如何指定使用 InnoDB,以及使用 UTF-8 编码?

最简单的方式就是修改数据库的默认配置。如果非要在代码里指定的话,可以这样:

复制代码 代码如下:
class User(BaseModel):
    __table_args__ = {
        'mysql_engine': 'InnoDB',
        'mysql_charset': 'utf8'
    }


MySQL 5.5 开始支持存储 4 字节的 UTF-8 编码的字符了,iOS 里自带的 emoji(如 🍎 字符)就属于这种。
如果是对表来设置的话,可以把上面代码中的 utf8 改成 utf8mb4,DB_CONNECT_STRING 里的 charset 也这样更改。
如果对库或字段来设置,则还是自己写 SQL 语句比较方便,具体细节可参考《How to support full Unicode in MySQL databases》。
不建议全用 utf8mb4 代替 utf8,因为前者更慢,索引会占用更多空间。

 

如何设置外键约束?

复制代码 代码如下:
from random import randint
from sqlalchemy import ForeignKey

 


class User(BaseModel):
    __tablename__ = 'user'

    id = Column(Integer, primary_key=True)
    age = Column(Integer)


class Friendship(BaseModel):
    __tablename__ = 'friendship'

    id = Column(Integer, primary_key=True)
    user_id1 = Column(Integer, ForeignKey('user.id'))
    user_id2 = Column(Integer, ForeignKey('user.id'))


for i in xrange(100):
    session.add(User(age=randint(1, 100)))
session.flush() # 或 session.commit(),执行完后,user 对象的 id 属性才可以访问(因为 id 是自增的)

for i in xrange(100):
    session.add(Friendship(user_id1=randint(1, 100), user_id2=randint(1, 100)))
session.commit()

session.query(User).filter(User.age < 50).delete()

 

执行这段代码时,你应该会遇到一个错误:

复制代码 代码如下:
sqlalchemy.exc.IntegrityError: (IntegrityError) (1451, 'Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails (`ooxx`.`friendship`, CONSTRAINT `friendship_ibfk_1` FOREIGN KEY (`user_id1`) REFERENCES `user` (`id`))') 'DELETE FROM user WHERE user.age < %s' (50,)


原因是删除 user 表的数据,可能会导致 friendship 的外键不指向一个真实存在的记录。在默认情况下,MySQL 会拒绝这种操作,也就是 RESTRICT。InnoDB 还允许指定 ON DELETE 为 CASCADE 和 SET NULL,前者会删除 friendship 中无效的记录,后者会将这些记录的外键设为 NULL。
除了删除,还有可能更改主键,这也会导致 friendship 的外键失效。于是相应的就有 ON UPDATE 了。其中 CASCADE 变成了更新相应的外键,而不是删除。
而在 SQLAlchemy 中是这样处理的:

复制代码 代码如下:
class Friendship(BaseModel):
    __tablename__ = 'friendship'

 

    id = Column(Integer, primary_key=True)
    user_id1 = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))
    user_id2 = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))

 

如何连接表?

复制代码 代码如下:
from sqlalchemy import distinct
from sqlalchemy.orm import aliased

 


Friend = aliased(User, name='Friend')

print session.query(User.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 所有有朋友的用户
print session.query(distinct(User.id)).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 所有有朋友的用户(去掉重复的)
print session.query(User.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).distinct().all() # 同上
print session.query(Friendship.user_id2).join(User, User.id == Friendship.user_id1).order_by(Friendship.user_id2).distinct().all() # 所有被别人当成朋友的用户
print session.query(Friendship.user_id2).select_from(User).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).order_by(Friendship.user_id2).distinct().all() # 同上,join 的方向相反,但因为不是 STRAIGHT_JOIN,所以 MySQL 可以自己选择顺序
print session.query(User.id, Friendship.user_id2).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 用户及其朋友
print session.query(User.id, Friendship.user_id2).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).filter(User.id < 10).all() # id 小于 10 的用户及其朋友
print session.query(User.id, Friend.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).join(Friend, Friend.id == Friendship.user_id2).all() # 两次 join,由于使用到相同的表,因此需要别名
print session.query(User.id, Friendship.user_id2).outerjoin(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 用户及其朋友(无朋友则为 None,使用左连接)


这里我没提到 relationship,虽然它看上去很方便,但需要学习的内容实在太多,还要考虑很多性能上的问题,所以干脆自己 join 吧。

 

为什么无法删除 in 操作查询出来的记录?

复制代码 代码如下:
session.query(User).filter(User.id.in_((1, 2, 3))).delete()


抛出这样的异常:

复制代码 代码如下:
sqlalchemy.exc.InvalidRequestError: Could not evaluate current criteria in Python.  Specify 'fetch' or False for the synchronize_session parameter.


但这样是没问题的:

复制代码 代码如下:
session.query(User).filter(or_(User.id == 1, User.id == 2, User.id == 3)).delete()


搜了下找到《Sqlalchemy delete subquery》这个问题,提到了 delete 的一个注意点:删除记录时,默认会尝试删除 session 中符合条件的对象,而 in 操作估计还不支持,于是就出错了。解决办法就是删除时不进行同步,然后再让 session 里的所有实体都过期:

复制代码 代码如下:
session.query(User).filter(User.id.in_((1, 2, 3))).delete(synchronize_session=False)
session.commit() # or session.expire_all()


此外,update 操作也有同样的参数,如果后面立刻提交了,那么加上 synchronize_session=False 参数会更快。

 


如何扩充模型的基类?

declarative_base() 会生成一个 class 对象,这个对象的子类一般都和一张表对应。如果想增加这个基类的方法或属性,让子类都能使用,可以有三种方法:

1.定义一个新类,将它的方法设置为基类的方法:

复制代码 代码如下:

class ModelMixin(object):
    @classmethod
    def get_by_id(cls, session, id, columns=None, lock_mode=None):
        if hasattr(cls, 'id'):
            scalar = False
            if columns:
                if isinstance(columns, (tuple, list)):
                    query = session.query(*columns)
                else:
                    scalar = True
                    query = session.query(columns)
            else:
                query = session.query(cls)
            if lock_mode:
                query = query.with_lockmode(lock_mode)
            query = query.filter(cls.id == id)
            if scalar:
                return query.scalar()
            return query.first()
        return None
    BaseModel.get_by_id = get_by_id

 

    @classmethod
    def get_all(cls, session, columns=None, offset=None, limit=None, order_by=None, lock_mode=None):
        if columns:
            if isinstance(columns, (tuple, list)):
                query = session.query(*columns)
            else:
                query = session.query(columns)
                if isinstance(columns, str):
                    query = query.select_from(cls)
        else:
            query = session.query(cls)
        if order_by is not None:
            if isinstance(order_by, (tuple, list)):
                query = query.order_by(*order_by)
            else:
                query = query.order_by(order_by)
        if offset:
            query = query.offset(offset)
        if limit:
            query = query.limit(limit)
        if lock_mode:
            query = query.with_lockmode(lock_mode)
        return query.all()
    BaseModel.get_all = get_all

    @classmethod
    def count_all(cls, session, lock_mode=None):
        query = session.query(func.count('*')).select_from(cls)
        if lock_mode:
            query = query.with_lockmode(lock_mode)
        return query.scalar()
    BaseModel.count_all = count_all

    @classmethod
    def exist(cls, session, id, lock_mode=None):
        if hasattr(cls, 'id'):
            query = session.query(func.count('*')).select_from(cls).filter(cls.id == id)
            if lock_mode:
                query = query.with_lockmode(lock_mode)
            return query.scalar() > 0
        return False
    BaseModel.exist = exist

    @classmethod
    def set_attr(cls, session, id, attr, value):
        if hasattr(cls, 'id'):
            session.query(cls).filter(cls.id == id).update({
                attr: value
            })
            session.commit()
    BaseModel.set_attr = set_attr

    @classmethod
    def set_attrs(cls, session, id, attrs):
        if hasattr(cls, 'id'):
            session.query(cls).filter(cls.id == id).update(attrs)
            session.commit()
    BaseModel.set_attrs = set_attrs


虽然很拙劣,但确实能用。顺便还附送了一些有用的玩意,你懂的。
2.设置 declarative_base() 的 cls 参数:

复制代码 代码如下:
BaseModel = declarative_base(cls=ModelMixin)


这种方法不需要执行“BaseModel.get_by_id = get_by_id”之类的代码。不足之处就是 PyCharm 仍然无法找到这些方法的位置。
3.设置 __abstract__ 属性:

复制代码 代码如下:
class BaseModel(BaseModel):
    __abstract__ = True
    __table_args__ = { # 可以省掉子类的 __table_args__ 了
        'mysql_engine': 'InnoDB',
        'mysql_charset': 'utf8'
    }
    # ...


这种方法最简单,也可以继承出多个类。

 

如何正确使用事务?

假设有一个简单的银行系统,一共两名用户:

复制代码 代码如下:
class User(BaseModel):
    __tablename__ = 'user'

 

    id = Column(Integer, primary_key=True)
    money = Column(DECIMAL(10, 2))

class TanseferLog(BaseModel):
    __tablename__ = 'tansefer_log'

    id = Column(Integer, primary_key=True)
    from_user = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))
    to_user = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))
    amount = Column(DECIMAL(10, 2))

user = User(money=100)
session.add(user)
user = User(money=0)
session.add(user)
session.commit()


然后开两个 session,同时进行两次转账操作:

复制代码 代码如下:
session1 = DB_Session()
session2 = DB_Session()

 

user1 = session1.query(User).get(1)
user2 = session1.query(User).get(2)
if user1.money >= 100:
    user1.money -= 100
    user2.money += 100
    session1.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))

user1 = session2.query(User).get(1)
user2 = session2.query(User).get(2)
if user1.money >= 100:
    user1.money -= 100
    user2.money += 100
    session2.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))

session1.commit()
session2.commit()


现在看看结果:

复制代码 代码如下:
>>> user1.money
Decimal('0.00')
>>> user2.money
Decimal('100.00')
>>> session.query(TanseferLog).count()
2L


两次转账都成功了,但是只转走了一笔钱,这明显不科学。

 

可见 MySQL InnoDB 虽然支持事务,但并不是那么简单的,还需要手动加锁。
首先来试试读锁:

复制代码 代码如下:
user1 = session1.query(User).with_lockmode('read').get(1)
user2 = session1.query(User).with_lockmode('read').get(2)
if user1.money >= 100:
    user1.money -= 100
    user2.money += 100
    session1.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))

 

user1 = session2.query(User).with_lockmode('read').get(1)
user2 = session2.query(User).with_lockmode('read').get(2)
if user1.money >= 100:
    user1.money -= 100
    user2.money += 100
    session2.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))
session1.commit()
session2.commit()


现在在执行 session1.commit() 的时候,因为 user1 和 user2 都被 session2 加了读锁,所以会等待锁被释放。超时以后,session1.commit() 会抛出个超时的异常,如果捕捉了的话,或者 session2 在另一个进程,那么 session2.commit() 还是能正常提交的。这种情况下,有一个事务是肯定会提交失败的,所以那些更改等于白做了。

 

接下来看看写锁,把上段代码中的 'read' 改成 'update' 即可。这次在执行 select 的时候就会被阻塞了:
user1 = session2.query(User).with_lockmode('update').get(1)
这样只要在超时期间内,session1 完成了提交或回滚,那么 session2 就能正常判断 user1.money >= 100 是否成立了。
由此可见,如果需要更改数据,最好加写锁。

那么什么时候用读锁呢?如果要保证事务运行期间内,被读取的数据不被修改,自己也不去修改,加读锁即可。
举例来说,假设我查询一个用户的开支记录(同时包含余额和转账记录),可以直接把 user 和 tansefer_log 做个内连接。
但如果用户的转账记录特别多,我在查询前想先验证用户的密码(假设在 user 表中),确认相符后才查询转账记录。而这两次查询的期间内,用户可能收到了一笔转账,导致他的 money 字段被修改了,但我在展示给用户时,用户的余额仍然没变,这就不正常了。
而如果我在读取 user 时加了读锁,用户是无法收到转账的(因为无法被另一个事务加写锁来修改 money 字段),这就保证了不会查出额外的 tansefer_log 记录。等我查询完两张表,释放了读锁后,转账就可以继续进行了,不过我显示的数据在当时的确是正确和一致的。

另外要注意的是,如果被查询的字段没有加索引的话,就会变成锁整张表了:

复制代码 代码如下:
session1.query(User).filter(User.id > 50).with_lockmode('update').all()
session2.query(User).filter(User.id < 40).with_lockmode('update').all() # 不会被锁,因为 id 是主键

 

session1.rollback()
session2.rollback()

session1.query(User).filter(User.money == 50).with_lockmode('update').all()
session2.query(User).filter(User.money == 40).with_lockmode('update').all() # 会等待解锁,因为 money 上没有索引


要避免的话,可以这样:

复制代码 代码如下:
money = Column(DECIMAL(10, 2), index=True)

 

另一个注意点是子事务。
InnoDB 支持子事务(savepoint 语句),可以简化一些逻辑。
例如有的方法是用于改写数据库的,它执行时可能提交了事务,但在后续的流程中却执行失败了,却没法回滚那个方法中已经提交的事务。这时就可以把那个方法当成子事务来运行了:

复制代码 代码如下:
def step1():
    # ...
    if success:
        session.commit()
        return True
    session.rollback()
    return False

 

def step2():
    # ...
    if success:
        session.commit()
        return True
    session.rollback()
    return False

session.begin_nested()
if step1():
    session.begin_nested()
    if step2():
        session.commit()
    else:
        session.rollback()
else:
    session.rollback()


此外,rollback 一个子事务,可以释放这个子事务中获得的锁,提高并发性和降低死锁概率。

 

如何对一个字段进行自增操作?

最简单的办法就是获取时加上写锁:

复制代码 代码如下:
user = session.query(User).with_lockmode('update').get(1)
user.age += 1
session.commit()


如果不想多一次读的话,这样写也是可以的:

复制代码 代码如下:
session.query(User).filter(User.id == 1).update({
    User.age: User.age + 1
})
session.commit()
# 其实字段之间也可以做运算:
session.query(User).filter(User.id == 1).update({
    User.age: User.age + User.id
})
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