SQLAlchemy是python的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)ORM工具，提供了強(qiáng)大的對(duì)象模型間的轉(zhuǎn)換，可以滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的需求，并且支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(sqlite，mysql，postgres, mongodb等)，在這里記錄基本用法和學(xué)習(xí)筆記。

一、安裝

通過pip安裝

$ pip install SQLAlchemy 

二、使用

首先是連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，SQLALchemy支持多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，不同的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎連接字符串不一樣，常用的有

mysql://username:password@hostname/database 
postgresql://username:password@hostname/database 
sqlite:////absolute/path/to/database 
sqlite:///c:/absolute/path/to/database 

 更多連接字符串的介紹參見這里

下面是連接和使用sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)的例子

1. connection

使用傳統(tǒng)的connection的方式連接和操作數(shù)據(jù)庫(kù)

from sqlalchemy import create_engine 
 
# 數(shù)據(jù)庫(kù)連接字符串 
DB_CONNECT_STRING = 'sqlite:///:memory:' 
 
# 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)引擎,echo為True,會(huì)打印所有的sql語(yǔ)句 
engine = create_engine(DB_CONNECT_STRING, echo=True) 
 
# 創(chuàng)建一個(gè)connection，這里的使用方式與python自帶的sqlite的使用方式類似 
with engine.connect() as con: 
    # 執(zhí)行sql語(yǔ)句，如果是增刪改，則直接生效，不需要commit 
    rs = con.execute('SELECT 5') 
    data = rs.fetchone()[0] 
    print "Data: %s" % data 

 與python自帶的sqlite不同，這里不需要Cursor光標(biāo)，執(zhí)行sql語(yǔ)句不需要commit

2. connection事務(wù)

使用事務(wù)可以進(jìn)行批量提交和回滾 

from sqlalchemy import create_engine 
 
# 數(shù)據(jù)庫(kù)連接字符串 
DB_CONNECT_STRING = 'sqlite:////Users/zhengxiankai/Desktop/Document/db.sqlite' 
engine = create_engine(DB_CONNECT_STRING, echo=True) 
 
with engine.connect() as connection: 
    trans = connection.begin() 
    try: 
        r1 = connection.execute("select * from User") 
        r2 = connection.execute("insert into User(name, age) values(?, ?)", 'bomo', 24) 
        trans.commit() 
    except: 
        trans.rollback() 
        raise  

3. session

connection是一般使用數(shù)據(jù)庫(kù)的方式，sqlalchemy還提供了另一種操作數(shù)據(jù)庫(kù)的方式，通過session對(duì)象，session可以記錄和跟蹤數(shù)據(jù)的改變，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提交，并且支持強(qiáng)大的ORM的功能，下面是基本使用 

from sqlalchemy import create_engine 
from sqlalchemy.orm import sessionmaker 
 
# 數(shù)據(jù)庫(kù)連接字符串 
DB_CONNECT_STRING = 'sqlite:////Users/zhengxiankai/Desktop/Document/db.sqlite' 
 
# 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)引擎,echo為True,會(huì)打印所有的sql語(yǔ)句 
engine = create_engine(DB_CONNECT_STRING, echo=True) 
 
# 創(chuàng)建會(huì)話類 
DB_Session = sessionmaker(bind=engine) 
 
# 創(chuàng)建會(huì)話對(duì)象 
session = DB_Session() 
 
# dosomething with session 
 
# 用完記得關(guān)閉，也可以用with 
session.close()  

上面創(chuàng)建了一個(gè)session對(duì)象，接下來可以操作數(shù)據(jù)庫(kù)了，session也支持通過sql語(yǔ)句操作數(shù)據(jù)庫(kù) 

session.execute('select * from User') 
session.execute("insert into User(name, age) values('bomo', 13)") 
session.execute("insert into User(name, age) values(:name, :age)", {'name': 'bomo', 'age':12}) 
 
# 如果是增刪改，需要commit 
session.commit()  

注意參數(shù)使用dict，并在sql語(yǔ)句中使用:key占位

4. ORM

上面簡(jiǎn)單介紹了sql的簡(jiǎn)單用法，既然是ORM框架，我們先定義兩個(gè)模型類User和Role，sqlalchemy的模型類繼承自一個(gè)由declarative_base()方法生成的類，我們先定義一個(gè)模塊Models.py生成Base類 

from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base 
 
Base = declarative_base()  

User.py 

from sqlalchemy import Column, Integer, String 
from Models import Base 
 
class User(Base): 
    __tablename__ = 'User' 
    id = Column('id', Integer, primary_key=True, autoincrement=True) 
    name = Column('name', String(50)) 
    age = Column('age', Integer)  

Role.py 

from sqlalchemy import Column, Integer, String 
from Models import Base 
 
class Role(Base): 
    __tablename__ = 'Role' 
    id = Column('id', Integer, primary_key=True, autoincrement=True) 
    name = Column('name', String(50))  

從上面很容易看出來，這里的模型對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的表，模型支持的類型有Integer, String, Boolean, Date, DateTime, Float，更多類型包括類型對(duì)應(yīng)的Python的類型參見：這里

Column構(gòu)造函數(shù)相關(guān)設(shè)置

• name：名稱
• type_：列類型
• autoincrement：自增
• default：默認(rèn)值
• index：索引
• nullable：可空
• primary_key：外鍵

更多介紹參見這里

接下來通過session進(jìn)行增刪改查 

from sqlalchemy import create_engine 
from sqlalchemy.orm import sessionmaker 
from User import User 
from Role import Role 
from Models import Base 
 
DB_CONNECT_STRING = 'sqlite:////Users/zhengxiankai/Desktop/Document/db.sqlite' 
engine = create_engine(DB_CONNECT_STRING, echo=True) 
DB_Session = sessionmaker(bind=engine) 
session = DB_Session() 
 
# 1. 創(chuàng)建表（如果表已經(jīng)存在，則不會(huì)創(chuàng)建） 
Base.metadata.create_all(engine) 
 
# 2. 插入數(shù)據(jù) 
u = User(name = 'tobi', age = 200) 
r = Role(name = 'user') 
 
# 2.1 使用add，如果已經(jīng)存在，會(huì)報(bào)錯(cuò) 
session.add(u) 
session.add(r) 
session.commit() 
print r.id 
 
# 3 修改數(shù)據(jù) 
# 3.1 使用merge方法，如果存在則修改，如果不存在則插入 
r.name = 'admin' 
session.merge(r) 
 
# 3.2 也可以通過這種方式修改 
session.query(Role).filter(Role.id == 1).update({'name': 'admin'}) 
 
# 4. 刪除數(shù)據(jù) 
session.query(Role).filter(Role.id == 1).delete() 
 
# 5. 查詢數(shù)據(jù) 
# 5.1 返回結(jié)果集的第二項(xiàng) 
user = session.query(User).get(2) 
 
# 5.2 返回結(jié)果集中的第2-3項(xiàng) 
users = session.query(User)[1:3] 
 
# 5.3 查詢條件 
user = session.query(User).filter(User.id < 6).first() 
 
# 5.4 排序 
users = session.query(User).order_by(User.name) 
 
# 5.5 降序（需要導(dǎo)入desc方法） 
from sqlalchemy import desc 
users = session.query(User).order_by(desc(User.name)) 
 
# 5.6 只查詢部分屬性 
users = session.query(User.name).order_by(desc(User.name)) 
for user in users: 
    print user.name 
 
# 5.7 給結(jié)果集的列取別名 
users = session.query(User.name.label('user_name')).all() 
for user in users: 
    print user.user_name 
 
# 5.8 去重查詢（需要導(dǎo)入distinct方法） 
from sqlalchemy import distinct 
users = session.query(distinct(User.name).label('name')).all() 
 
# 5.9 統(tǒng)計(jì)查詢 
user_count = session.query(User.name).order_by(User.name).count() 
age_avg = session.query(func.avg(User.age)).first() 
age_sum = session.query(func.sum(User.age)).first() 
 
# 5.10 分組查詢 
users = session.query(func.count(User.name).label('count'), User.age).group_by(User.age) 
for user in users: 
    print 'age:{0}, count:{1}'.format(user.age, user.count) 
 
session.close() 

 5. 多表關(guān)系

上面的所有操作都是基于單個(gè)表的操作，下面是多表以及關(guān)系的使用，我們修改上面兩個(gè)表，添加外鍵關(guān)聯(lián)(一對(duì)多和多對(duì)一)

User模型 

from sqlalchemy import Column, Integer, String 
from sqlalchemy import ForeignKey 
from sqlalchemy.orm import relationship 
from Models import Base 
 
class User(Base): 
    __tablename__ = 'users' 
    id = Column('id', Integer, primary_key=True, autoincrement=True) 
    name = Column('name', String(50)) 
    age = Column('age', Integer) 
 
    # 添加角色id外鍵(關(guān)聯(lián)到Role表的id屬性) 
    role_id = Column('role_id', Integer, ForeignKey('roles.id')) 
    # 添加同表外鍵 
    second_role_id = Column('second_role_id', Integer, ForeignKey('roles.id')) 
 
    # 添加關(guān)系屬性，關(guān)聯(lián)到role_id外鍵上 
    role = relationship('Role', foreign_keys='User.role_id', backref='User_role_id') 
    # 添加關(guān)系屬性，關(guān)聯(lián)到second_role_id外鍵上 
    second_role = relationship('Role', foreign_keys='User.second_role_id', backref='User_second_role_id') 

 Role模型 

from sqlalchemy import Column, Integer, String 
from sqlalchemy.orm import relationship 
from Models import Base 
 
class Role(Base): 
    __tablename__ = 'roles' 
    id = Column('id', Integer, primary_key=True, autoincrement=True) 
    name = Column('name', String(50)) 
 
    # 添加關(guān)系屬性，關(guān)聯(lián)到User.role_id屬性上 
    users = relationship("User", foreign_keys='User.role_id', backref="Role_users") 
    # 添加關(guān)系屬性，關(guān)聯(lián)到User.second_role_id屬性上 
    second_users = relationship("User", foreign_keys='User.second_role_id', backref="Role_second_users") 

 這里有一點(diǎn)需要注意的是，設(shè)置外鍵的時(shí)候ForeignKey('roles.id')這里面使用的是表名和表列，在設(shè)置關(guān)聯(lián)屬性的時(shí)候relationship('Role', foreign_keys='User.role_id', backref='User_role_id')，這里的foreign_keys使用的時(shí)候類名和屬性名

接下來就可以使用了 

u = User(name='tobi', age=200) 
 
r1 = Role(name='admin') 
r2 = Role(name='user') 
 
u.role = r1 
u.second_role = r2 
 
session.add(u) 
session.commit() 
 
# 查詢（對(duì)于外鍵關(guān)聯(lián)的關(guān)系屬性可以直接訪問，在需要用到的時(shí)候session會(huì)到數(shù)據(jù)庫(kù)查詢） 
roles = session.query(Role).all() 
for role in roles: 
    print 'role:{0} users' 
    for user in role.users: 
        print '\t{0}'.format(user.name) 
    print 'role:{0} second_users' 
    for user in role.second_users: 
        print '\t{0}'.format(user.name) 

 上面表示的是一對(duì)多(多對(duì)一)的關(guān)系，還有一對(duì)一，多對(duì)多，如果要表示一對(duì)一的關(guān)系，在定義relationship的時(shí)候設(shè)置uselist為False(默認(rèn)為True)，如在Role中 

class Role(Base): 
    ... 
    user = relationship("User", uselist=False, foreign_keys='User.role_id', backref="Role_user")  

6. 多表查詢

多表查詢通常使用join進(jìn)行表連接，***個(gè)參數(shù)為表名，第二個(gè)參數(shù)為條件，例如 

users = db.session.query(User).join(Role, Role.id == User.role_id) 
 
for u in users: 
    print u.name  

join為內(nèi)連接，還有左連接outerjoin，用法與join類似，右連接和全外鏈接在1.0版本上不支持，通常來說有這兩個(gè)結(jié)合查詢的方法基本夠用了，1.1版本貌似添加了右連接和全外連接的支持，但是目前只是預(yù)覽版

還可以直接查詢多個(gè)表，如下 

result = db.session.query(User, Role).filter(User.role_id = Role.id) 
# 這里選擇的是兩個(gè)表，使用元組獲取數(shù)據(jù) 
for u, r in result: 
      print u.name  

三、數(shù)據(jù)庫(kù)遷移

sqlalchemy的數(shù)據(jù)庫(kù)遷移/升級(jí)有兩個(gè)庫(kù)支持alembic和sqlalchemy-migrate

由于sqlalchemy-migrate在2011年發(fā)布了0.7.2版本后，就已經(jīng)停止更新了，并且已經(jīng)不維護(hù)了，也積累了很多bug，而alembic是較后來才出現(xiàn)，而且是sqlalchemy的作者開發(fā)的，有良好的社區(qū)支持，所以在這里只學(xué)習(xí)alembic這個(gè)庫(kù)

alembic實(shí)現(xiàn)了類似git/svn的版本管理的控制，我們可以通過alembic維護(hù)每次升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的版本

1. 安裝

通過pip安裝，pip會(huì)自動(dòng)安裝相關(guān)的依賴

$ pip install alembic 

2. 初始化

安裝完成后再項(xiàng)目根目錄運(yùn)行 

yourproject/ 
    alembic.ini 
    YOUR_ALEMBIC_DIR/ 
        env.py 
        README 
        script.py.mako 
        versions/ 
            3512b954651e_add_account.py 
            2b1ae634e5cd_add_order_id.py 
            3adcc9a56557_rename_username_field.py  

其中

• alembic.ini 提供了一些基本的配置
• env.py 每次執(zhí)行Alembic都會(huì)加載這個(gè)模塊，主要提供項(xiàng)目Sqlalchemy Model 的連接
• script.py.mako 遷移腳本生成模版
• versions 存放生成的遷移腳本目錄

默認(rèn)情況下創(chuàng)建的是基于單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的，如果需要支持多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或其他，可以通過alembic list_templates查看支持的模板 

$ alembic list_templates 
Available templates: 
 
generic - Generic single-database configuration. 
multidb - Rudimentary multi-database configuration. 
pylons - Configuration that reads from a Pylons project environment. 
 
Templates are used via the 'init' command, e.g.: 
 
  alembic init --template generic ./scripts  

3. 配置

使用之前，需要配置一下鏈接字符串，打開alembic.ini文件，設(shè)置sqlalchemy.url連接字符串，例如 

sqlalchemy.url = sqlite:////Users/zhengxiankai/Desktop/database.db 

其他參數(shù)可以參見官網(wǎng)說明：http://alembic.zzzcomputing.com/en/latest/tutorial.html

4. 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)版本

接下來我們創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)版本，并新建兩個(gè)表 

$ alembic revision -m 'create table' 

創(chuàng)建一個(gè)版本(會(huì)在yourproject/YOUR_ALEMBIC_DIR/versions/文件夾中創(chuàng)建一個(gè)python文件1a8a0d799b33_create_table.py)

該python模塊包含upgrade和downgrade兩個(gè)方法，在這里添加一些新增表的邏輯 

"""create table 
 
Revision ID: 4fd533a56b34 
Revises: 
Create Date: 2016-09-18 17:20:27.667100 
 
""" 
from alembic import op 
import sqlalchemy as sa 
 
 
# revision identifiers, used by Alembic. 
revision = '4fd533a56b34' 
down_revision = None 
branch_labels = None 
depends_on = None 
 
def upgrade(): 
    # 添加表 
    op.create_table( 
        'account', 
        sa.Column('id', sa.Integer, primary_key=True), 
        sa.Column('name', sa.String(50), nullable=False), 
        sa.Column('description', sa.Unicode(200)), 
    ) 
 
    # 添加列 
    # op.add_column('account', sa.Column('last_transaction_date', sa.DateTime)) 
 
 
 
def downgrade(): 
    # 刪除表 
    op.drop_table('account') 
 
    # 刪除列 
    # op.drop_column('account', 'last_transaction_date')  

這里使用到了了op對(duì)象，關(guān)于op對(duì)象的更多API使用，參見這里

5. 升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)

剛剛實(shí)現(xiàn)了升級(jí)和降級(jí)的方法，通過下面命令升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)到***版本 

$ alembic upgrade head 

這時(shí)候可以看到數(shù)據(jù)庫(kù)多了兩個(gè)表alembic_version和account，alembic_version存放數(shù)據(jù)庫(kù)版本

關(guān)于升級(jí)和降級(jí)的其他命令還有下面這些 

# 升到***版本 
$ alembic upgrade head 
 
# 降到最初版本 
$ alembic downgrade base 
 
# 升兩級(jí) 
$ alembic upgrade +2 
 
# 降一級(jí) 
$ alembic downgrade -1 
 
# 升級(jí)到制定版本 
$ alembic upgrade e93b8d488143 
 
# 查看當(dāng)前版本 
$ alembic current 
 
# 查看歷史版本詳情 
$ alembic history --verbose 
 
# 查看歷史版本（-r參數(shù)）類似切片 
$ alembic history -r1975ea:ae1027 
$ alembic history -r-3:current 
$ alembic history -r1975ea:  

6. 通過元數(shù)據(jù)升級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)

上面我們是通過API升級(jí)和降級(jí)，我們也可以直接通過元數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，也就是自動(dòng)生成升級(jí)代碼，先定義兩個(gè)Model(User,Role)，這里我定義成三個(gè)文件 

yourproject/ 
    YOUR_ALEMBIC_DIR/ 
    tutorial/Db 
        Models.py 
        User.py 
        Role.py 

 代碼就放在一起了 

from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base 
from sqlalchemy import Column, Integer, String 
Base = declarative_base() 
 
class User(Base): 
    __tablename__ = 'users' 
 
    id = Column('id', Integer, primary_key=True, autoincrement=True) 
    name = Column('name', String) 
 
class Role(Base): 
    __tablename__ = 'roles' 
 
    id = Column('id', Integer, primary_key=True, autoincrement=True) 
    name = Column('name', String) 

 在YOUR_ALEMBIC_DIR/env.py配置元數(shù)據(jù) 

target_metadata = None 

改為 

import os 
import sys 
 
# 這里需要添加相對(duì)路徑到sys.path，否則會(huì)引用失敗，嘗試過使用相對(duì)路徑，但各種不好使，還是使用這種方法靠譜些 
sys.path.append(os.path.abspath(os.path.join(os.getcwd(), "../yourproject/tutorial/Db"))) 
 
from User import User 
from Role import Role 
from Models import Base 
target_metadata = Base.metadata  

os.path.join(os.getcwd()這個(gè)獲取到的地址不是env.py的路徑，而是根目錄

在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)版本的時(shí)候添加--autogenerate參數(shù)，就會(huì)從Base.metadata元數(shù)據(jù)中生成腳本 

$ alembic revision --autogenerate -m "add user table" 

這時(shí)候會(huì)在生成升級(jí)代碼 

"""add user table 
 
Revision ID: 97de1533584a 
Revises: 8678ab6d48c1 
Create Date: 2016-09-19 21:58:00.758410 
 
""" 
from alembic import op 
import sqlalchemy as sa 
 
 
# revision identifiers, used by Alembic. 
revision = '97de1533584a' 
down_revision = '8678ab6d48c1' 
branch_labels = None 
depends_on = None 
 
def upgrade(): 
    ### commands auto generated by Alembic - please adjust! ### 
    op.create_table('roles', 
    sa.Column('id', sa.Integer(), nullable=False), 
    sa.Column('name', sa.String(), nullable=True), 
    sa.PrimaryKeyConstraint('id') 
    ) 
    op.create_table('users', 
    sa.Column('id', sa.Integer(), nullable=False), 
    sa.Column('name', sa.String(), nullable=True), 
    sa.PrimaryKeyConstraint('id') 
    ) 
    op.drop_table('account') 
    ### end Alembic commands ### 
 
 
def downgrade(): 
    ### commands auto generated by Alembic - please adjust! ### 
    op.create_table('account', 
    sa.Column('id', sa.INTEGER(), nullable=False), 
    sa.Column('name', sa.VARCHAR(length=50), nullable=False), 
    sa.Column('description', sa.VARCHAR(length=200), nullable=True), 
    sa.Column('last_transaction_date', sa.DATETIME(), nullable=True), 
    sa.PrimaryKeyConstraint('id') 
    ) 
    op.drop_table('users') 
    op.drop_table('roles') 
    ### end Alembic commands ###  

由于我沒有定義account模型，會(huì)被識(shí)別為刪除，如果刪除了model的列的聲明，則會(huì)被識(shí)別為刪除列，自動(dòng)生成的版本我們也可以自己修改，然后執(zhí)行升級(jí)命令即可升級(jí)alembic upgrade head

需要注意的是

1. Base.metadata聲明的類必須以數(shù)據(jù)庫(kù)中的一一對(duì)應(yīng)，如果數(shù)據(jù)庫(kù)中有的表，而在元數(shù)據(jù)中沒有，會(huì)識(shí)別成刪除表
2. revision創(chuàng)建版本之前執(zhí)行之前需要升級(jí)到***版本
3. 配置Base之前，需要保證所有的Model都已經(jīng)執(zhí)行(即導(dǎo)入)過一次了，否則無法讀取到，也就是需要把所有Model都import進(jìn)來

數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)有風(fēng)險(xiǎn)，升級(jí)前***先檢查一遍upgrade函數(shù)，可以的話做好備份哈

四、常見問題

1. String長(zhǎng)度問題

如果使用mysql數(shù)據(jù)庫(kù)，String類型對(duì)應(yīng)的是VARCHAR類型，需要指定長(zhǎng)度，否則會(huì)報(bào)下面錯(cuò)誤，而在sqlite不會(huì)出現(xiàn) 

(in table 'user', column 'name'): VARCHAR requires a length on dialect mysql 

TODO：如有其他問題歡迎留言

五、參考鏈接

• Auto Generating Migrations
• tutorial

***安利一下自己的博客：http://blog.bomobox.org