5.1 SQL数据库

SQL数据库：基于关系模型的数据库
主键：值为表中各行的唯一标识符
外键：引用同一个表或不同的表中某行的主键
行之间的这种联系称为关系，这是关系型数据库模型的基础

5.2 NoSQL数据库

NoSQL：所有不遵循关系模型的数据库

5.4 Python数据库框架

Python的数据库抽象层包：SQLAlchemy，MomgoEngine
ORM：对象关系型映射

5.5 使用Flask-SQLAlchemy管理数据库

在Flask-SQLAlchemy中，数据库试用URL指定；

sqlite不需要使用服务器，因此不用指定hostname、username和password。database是硬盘上的文件名；

程序使用的数据库URL必须保存在配置对象的SQLALCHEMY_DATABASE_URI键中；
配置对象中还有一个有用的选项，SQLALCHEMY-COMMIT-ON-TEARDOWN键，设置为True后，请求成功后会自动提交数据库中的变动；

# 配置一个简单的SQLite数据库
from flask import Flask
from flask.ext.sqlalchemy import SQLAlchemy
basedir = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))
app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///' + os.path.join(basedir, 'data.sqlite')
app.config['SQLALCHEMY_COMMIT_ON_TEARDOWN'] = True
# 创建SQLAlchemy类的实例
db = SQLAlchemy(app)

5.6 定义模型

在ORM（对象关系型映射）中，模型一般是一个Python类，类中的属性对应数据库表中的列；

# 利用Flask-SQLAlchemy创建的数据库实例
class Role(db.Model):
    __tablename__ = 'roles'      # 定义在数据库中使用的表名
    id = db.Column(db.Interger, primary_key = True)
    name = db.Column(db.String(64), unique = True)
    user = db.relationship('User', backref = 'role')
    
    def __repr__(self):
        return '<Role %r>' % self.name

class User(db.Model):
    __tabelname__ = 'user'
    id = db.Column(db.Interger, primary_key = True)
    username = db.Column(db.String(64), unique = True, index = True)
    def __repr__(self):
        return '<User %r>' % self.username

以上代码中，tablename定义数据库中使用的表名。
其余的类变量都是该模型的属性，被定义为db.column类的实例；db.column类构造函数的第一个参数是数据库列和模型属性的类型（P69），其余参数指定其他属性的配置选项；

Flask-SQLAlchemy要求每个模型都要定义主键，这一列经常命名为id。

5.7 关系

# role和user的一对多关系的表示方法
class Role(db.model):
    # ...
    users = db.relationship('User', backref = 'role')

class User(db.model):
    # ...
    role_id = db.column(db.Interger, db.ForeignKey('roles.id'))

关系型数据库

以上代码中，创建了一个从role到user的一对多关系；
添加到User模型中的role_id列被定义为外键。外键中的db.ForeignKey('roles.id')表明这列的值是roles表中的id值；
添加到Role模型中的users属性代表这个关系的面向对象视角；针对Role类的实例，user属性返回与角色相关联的用户组成的列表。db.relationship第一个参数是这个关系的另一端是什么模型。其他关系选项如下：

常见的关系主要有一对多关系，多侧模型增加外键；
多对一关系对调两个表即可，也可以把外键和db.relationship都放在多这一侧；

5.8数据库操作

创建表

(venv) $ python hello.py shell
>>> from hello import db
>>> db.create_all()
>>> db.drop_all()

插入行

首先创建一些角色和用户

>>> from hello import Role, User
>>> admin_role = Role(name='Admin')
>>> mod_role = Role(name='Moderate')
>>> user_role = Role(name='User')
>>> user_john = User(username='john', role=admin_role) 
>>> user_susan = User(username='susan', role=user_role) 
>>> user_david = User(username='david', role=user_role)
# 以上新建对象的id属性没有明确设定，因为主键由Flask-SQLAlchemy管理，
# 这些对象只存在在Python中，未写入数据库

# db.session.add()将对象先写入会话中
>>> db.session.add_all([admin_role, mod_role, user_role, user_john, user_susan, user_david])

# db.session.commit() 提交会话
# 提交后，每个对象的id会被赋值
>>> db.session.commit()

数据库会话也可以使用db.session.rollback()回滚

修改行

在数据库会话上调用add()方法也能更新模型

>>> admin_role.name = 'administrator'
>>> db.session.add(admin_role)
>>> db.session.commit()

删除行

>>> db.session.delete(mod_role)
>>> db.session.commit()

查询行

>>> User.query.all()
>>> User.query.filter_by(role=user_role).all()

如果退出了shell对话，前面例子中创建的对象会作为各自数据表中的行。如果打开了新的shell对话，就要从数据库中读取行，再重新创建Python对象。
常用的SQLAlchemy查询过滤器

常用的SQLAlchemy查询执行函数

5.9 在视图函数中操作数据库

下例为把用户输入的名字写入数据库的代码

import os
from flask import Flask, render_template, session, redirect, url_for
from flask_script import Manager
from flask_bootstrap import Bootstrap
from flask_moment import Moment
from flask_wtf import Form
from wtforms import StringField, SubmitField
from wtforms.validators import Required
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

# get abspath of this file
basedir = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))
app = Flask(__name__)
app.config['SECRET_KEY'] = 'hard to guess'
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///' + os.path.join(basedir, 'data.sqlite')
app.config['SQLALCHEMY_COMMIT_ON_TEARDOWN'] = True

manager = Manager(app)
bootstrap = Bootstrap(app)
moment = Moment(app)
db = SQLAlchemy(app)

class Role(db.Model):
    __tablename__ = 'roles'
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    name = db.Column(db.String(64), unique=True)
    users = db.relationship('User', backref='role')

    def __repr__(self):
        return '<Role %r>' % self.name

class User(db.Model):
    __tablename__ = 'users'
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    username = db.Column(db.String(64), unique=True)
    role_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('roles.id'))

    def __repr__(self):
        return '<User %r>' % self.username

# define a form class
class NameForm(Form):
    name = StringField('Input your name', validators=[Required()])
    submit = SubmitField('SUBMIT')


@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def index():
    form = NameForm()                     # create a form instance
    if form.validate_on_submit():
        # .query.filter_by().first(): get the correct User, if not, return None
        user = User.query.filter_by(username=form.name.data).first()
        if user is None:
            user = User(username=form.name.data)
            db.session.add(user)
            session['known'] = False
        else:
            session['known'] = True
        session['name'] = form.name.data
        return redirect(url_for('index'))
    return render_template('index.html',
                           form=form,
                           name=session.get('name'),
                           known=session.get('known', False))


if __name__ == '__main__':
    manager.run()

小结：

1. from flask import session: session作为用户会话，是一种私有存储，存在每个连接到服务器的客户端中；
2. return render_template()中使用session.get('name')是为了防止没有键的情况下异常返回，get返回None
3. 视图函数逻辑：表单后台验证成功后，检索数据库中username等于输入的值的行；如果不存在，就将通过实例化User创建这一行，并添加到session中供传入数据库；

5.10 集成Python Shell

避免每次启动shell都要导入数据库实例和模型

# python shell
# do not need to `from addToSQL import Role, User, app, db`
# make_shell_context register app, db ...
def make_shell_context():
    return dict(app=app, db=db, Role=Role, User=User)
manager.add_command("shell", Shell(make_context=make_shell_context))

5.11 使用Flask-Migrate实现数据库迁移

更新表的唯一方式是先删除旧表，不过这样会丢失所有数据

创建迁移仓库

from flask_migrate import Migrate, MigrateCommand
migrate=Migrate(app, db)
manager.add_command('db', MigrateCommand)

创建迁移脚本

数据库迁移用迁移脚本表示。脚本中有upgrade()和downgrade()两个函数。
使用migrate子命令自动创建迁移脚本
python hello.py db migrate -m "migrate 1st"

更新数据库

将迁移应用到数据库
python hello.py db upgrade