SQLAlchemy基本操作和常用技巧

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Python的ORM框架SQLAlchemy基本操作和常用技巧，包含大量实例,非常好的一个学习SQLAlchemy的教程,需要的朋友可以参考下

python编程语言下的一款开源软件。提供了SQL工具包及对象关系映射（ORM）工具，使用MIT许可证发行。

MySQL InnoDB 使用，所以使用其他数据库的也不能完全照搬本文。

mysql

[python] view plain copy
  1. apt-get install mysql-server  
  2. apt-get install mysql-client  
  3. apt-get install libmysqlclient15-dev  
[python] view plain copy
  1. apt-get install python-mysqldb  
  •   
  • python ez_setup.py  
[python] view plain copy
  1. easy_install MySQL-Python  
[python] view plain copy
  1. easy_install SQLAlchemy  


操作系统，遇到问题就 Google 一下吧。我是在 Mac OS X 上开发的，途中也遇到些问题，不过当时没记下来……
值得一提的是我用了 MySQL-Python 来连 MySQL，因为不支持异步调用，所以和 Tornado 不是很搭。不过性能其实很好，因此以后再去研究下其他方案吧……

import create_engine  

  • from sqlalchemy.orm import sessionmaker  
  •   
  • DB_CONNECT_STRING = 'mysql+mysqldb://root:123@localhost/ooxx?charset=utf8'  
  • engine = create_engine(DB_CONNECT_STRING, echo=True)  
  • DB_Session = sessionmaker(bind=engine)  
  • session = DB_Session()  


  •     def initialize(self):  
  •         self.session = models.DB_Session()  
  •    
  •   
  •     def on_finish(self):  
  •         self.session.close()  

  •

    拿到 session 后，就可以执行 SQL 了：

    [python] view plain copy
    1. session.execute('create database abc')  
    2. print session.execute('show databases').fetchall()  
    3. session.execute('use abc')  
    4. # 建 user 表的过程略  
    5. print session.execute('select * from user where id = 1').first()  
    6. print session.execute('select * from user where id = :id', {'id': 1}).first()  

    于是来定义一个表：

    [python] view plain copy
    1. from sqlalchemy import Column  
    2. from sqlalchemy.types import CHAR, Integer, String  
    3. from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base  
    4.   
    5. BaseModel = declarative_base()  
    6.   
    7. def init_db():  
    8.     BaseModel.metadata.create_all(engine)  
    9.   
    10. def drop_db():  
    11.     BaseModel.metadata.drop_all(engine)  
    12.   
    13.   
    14. class User(BaseModel):  
    15.     __tablename__ = 'user'  
    16.   
    17.     id = Column(Integer, primary_key=True)  
    18.     name = Column(CHAR(30)) # or Column(String(30))  
    19.   
    20. init_db()  

    接着就开始使用这个表吧：

    [python] view plain copy
    1. from sqlalchemy import func, or_, not_  
    2.   
    3. user = User(name='a')  
    4. session.add(user)  
    5. user = User(name='b')  
    6. session.add(user)  
    7. user = User(name='a')  
    8. session.add(user)  
    9. user = User()  
    10. session.add(user)  
    11. session.commit()  
    12.   
    13. query = session.query(User)  
    14. print query # 显示SQL 语句  
    15. print query.statement # 同上  
    16. for user in query: # 遍历时查询  
    17.     print user.name  
    18. print query.all() # 返回的是一个类似列表的对象  
    19. print query.first().name # 记录不存在时，first() 会返回 None  
    20. # print query.one().name # 不存在，或有多行记录时会抛出异常  
    21. print query.filter(User.id == 2).first().name  
    22. print query.get(2).name # 以主键获取，等效于上句  
    23. print query.filter('id = 2').first().name # 支持字符串  
    24.   
    25. query2 = session.query(User.name)  
    26. print query2.all() # 每行是个元组  
    27. print query2.limit(1).all() # 最多返回 1 条记录  
    28. print query2.offset(1).all() # 从第 2 条记录开始返回  
    29. print query2.order_by(User.name).all()  
    30. print query2.order_by('name').all()  
    31. print query2.order_by(User.name.desc()).all()  
    32. print query2.order_by('name desc').all()  
    33. print session.query(User.id).order_by(User.name.desc(), User.id).all()  
    34.   
    35. 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  
    36. print session.query('id').select_from(User).filter('id = 1').scalar()  
    37. print query2.filter(User.id > 1, User.name != 'a').scalar() # and  
    38. query3 = query2.filter(User.id > 1) # 多次拼接的 filter 也是 and  
    39. query3 = query3.filter(User.name != 'a')  
    40. print query3.scalar()  
    41. print query2.filter(or_(User.id == 1, User.id == 2)).all() # or  
    42. print query2.filter(User.id.in_((1, 2))).all() # in  
    43.   
    44. query4 = session.query(User.id)  
    45. print query4.filter(User.name == None).scalar()  
    46. print query4.filter('name is null').scalar()  
    47. print query4.filter(not_(User.name == None)).all() # not  
    48. print query4.filter(User.name != None).all()  
    49.   
    50. print query4.count()  
    51. print session.query(func.count('*')).select_from(User).scalar()  
    52. print session.query(func.count('1')).select_from(User).scalar()  
    53. print session.query(func.count(User.id)).scalar()  
    54. print session.query(func.count('*')).filter(User.id > 0).scalar() # filter() 中包含 User，因此不需要指定表  
    55. print session.query(func.count('*')).filter(User.name == 'a').limit(1).scalar() == 1 # 可以用 limit() 限制 count() 的返回数  
    56. print session.query(func.sum(User.id)).scalar()  
    57. print session.query(func.now()).scalar() # func 后可以跟任意函数名，只要该数据库支持  
    58. print session.query(func.current_timestamp()).scalar()  
    59. print session.query(func.md5(User.name)).filter(User.id == 1).scalar()  
    60.   
    61. query.filter(User.id == 1).update({User.name: 'c'})  
    62. user = query.get(1)  
    63. print user.name  
    64.   
    65. user.name = 'd'  
    66. session.flush() # 写数据库，但并不提交  
    67. print query.get(1).name  
    68.   
    69. session.delete(user)  
    70. session.flush()  
    71. print query.get(1)  
    72.   
    73. session.rollback()  
    74. print query.get(1).name  
    75. query.filter(User.id == 1).delete()  
    76. session.commit()  
    77. print query.get(1)  

    下面开始介绍一些进阶的知识。

     

    [python] view plain copy
    1. session.execute(  
    2.     User.__table__.insert(),  
    3.     [{'name': `randint(1, 100)`,'age': randint(1, 100)} for i in xrange(10000)]  
    4. )  
    5. session.commit()  
    如何让执行的 SQL 语句增加前缀？
    使用 query 对象的 prefix_with() 方法：

     

  • session.execute(User.__table__.insert().prefix_with('IGNORE'), {'id': 1, 'name': '1'})   1, name='ooxx')  
  • session.merge(user)  
  • session.commit()  
  • 如何使用无符号整数？
    可以使用 MySQL 的方言：

    import INTEGER  

  • id = Column(INTEGER(unsigned=True), primary_key=True)  
  • 'from', CHAR(10))  
    [python] view plain copy
    1. User.name.property.columns[0].type.length  
    [python] view plain copy
    1. class User(BaseModel):  
    2.     __table_args__ = {  
    3.         'mysql_engine': 'InnoDB',  
    4.         'mysql_charset': 'utf8'  
    5.     }  

    不建议全用 utf8mb4 代替 utf8，因为前者更慢，索引会占用更多空间。

    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：

    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：

    [python] view plain copy
    1. class Friendship(BaseModel):  
    2.     __tablename__ = 'friendship'  
    3.     id = Column(Integer, primary_key=True)  
    4.     user_id1 = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))  
    5.     user_id2 = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))  
    如何连接表？
    [python] view plain copy
    1. from sqlalchemy import distinct  
    2. from sqlalchemy.orm import aliased  
    3.   
    4. Friend = aliased(User, name='Friend')  
    5. print session.query(User.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 所有有朋友的用户  
    6. 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）  
    7. print session.query(User.id).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).distinct().all() # 同上  
    8. 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  
    9. 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  
    10. print session.query(User.id, Friendship.user_id2).join(Friendship, User.id == Friendship.user_id1).all() # 用户及其朋友  
    11. 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  
    12. 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  
    13. 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？

    [python] view plain copy
    1. session.query(User).filter(User.id.in_((1, 2, 3))).delete()  

    抛出这样的异常：

    not evaluate current criteria in Python.  Specify 'fetch' or False for the synchronize_session parameter.  但这样是没问题的：

    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：

    [python] view plain copy
    1. session.query(User).filter(User.id.in_((1, 2, 3))).delete(synchronize_session=False)  
    2. 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。
  •     @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：
    [python] view plain copy
    1. 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：
    [python] view plain copy
    1. class BaseModel(BaseModel):  
    2.     __abstract__ = True  
    3.     __table_args__ = { # 可以省掉子类的 __table_args__ 了  
    4.         'mysql_engine': 'InnoDB',  
    5.         'mysql_charset': 'utf8'  
    6.     }  
    7.     # ...  
    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：

    [python] view plain copy
    1. class User(BaseModel):  
    2.     __tablename__ = 'user'  
    3.     id = Column(Integer, primary_key=True)  
    4.     money = Column(DECIMAL(10, 2))  
    5. class TanseferLog(BaseModel):  
    6.     __tablename__ = 'tansefer_log'  
    7.     id = Column(Integer, primary_key=True)  
    8.     from_user = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))  
    9.     to_user = Column(Integer, ForeignKey('user.id', ondelete='CASCADE', onupdate='CASCADE'))  
    10.     amount = Column(DECIMAL(10, 2))  
    11. user = User(money=100)  
    12. session.add(user)  
    13. user = User(money=0)  
    14. session.add(user)  
    15. session.commit()  
    然后开两个 session，同时进行两次转账操作：
  • 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：

    > 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：

[python] view plain copy
  1. user1 = session1.query(User).with_lockmode('read').get(1)  
  2. user2 = session1.query(User).with_lockmode('read').get(2)  
  3. if user1.money >= 100:  
  4.     user1.money -= 100  
  5.     user2.money += 100  
  6.     session1.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))  
  7. user1 = session2.query(User).with_lockmode('read').get(1)  
  8. user2 = session2.query(User).with_lockmode('read').get(2)  
  9. if user1.money >= 100:  
  10.     user1.money -= 100  
  11.     user2.money += 100  
  12.     session2.add(TanseferLog(from_user=1, to_user=2, amount=100))  
  13. session1.commit()  
  14. 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：

[python] view plain copy
  1. session1.query(User).filter(User.id > 50).with_lockmode('update').all()  
  2. session2.query(User).filter(User.id < 40).with_lockmode('update').all() # 不会被锁，因为 id 是主键  
  3. session1.rollback()  
  4. session2.rollback()  
  5. session1.query(User).filter(User.money == 50).with_lockmode('update').all()  
  6. 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：

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：

[python] view plain copy
  1. def step1():  
  2.     # ...  
  3.     if success:  
  4.         session.commit()  
  5.         return True  
  6.     session.rollback()  
  7.     return False  
  8. def step2():  
  9.     # ...  
  10.     if success:  
  11.         session.commit()  
  12.         return True  
  13.     session.rollback()  
  14.     return False  
  15. session.begin_nested()  
  16. if step1():  
  17.     session.begin_nested()  
  18.     if step2():  
  19.         session.commit()  
  20.     else:  
  21.         session.rollback()  
  22. else:  
  23.     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：

[python] view plain copy
  1. user = session.query(User).with_lockmode('update').get(1)  
  2. user.age += 1  
  3. session.commit()  

如果不想多一次读的话，这样写也是可以的：

[python] view plain copy
  1. session.query(User).filter(User.id == 1).update({  
  2.     User.age: User.age + 1  
  3. })  
  4. session.commit()  
  5. # 其实字段之间也可以做运算：  
  6. session.query(User).filter(User.id == 1).update({  
  7.     User.age: User.age + User.id  
  8. })  



 
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