数据库编程中游标 连接 commit 字符集

酌沧2024-07-25 14:28

在数据库编程中，关闭游标和连接是一个重要的步骤，确保资源正确地释放和数据库操作的完整性。

游标（Cursor）和连接（Connection）是数据库编程中两个关键但不同的概念。它们在数据库操作中的作用和功能有所不同。以下是详细的区别和它们各自的作用：

1 连接（Connection）

定义
  • 连接是应用程序与数据库服务器之间的通道或会话。通过这个通道，应用程序可以发送SQL查询和命令，接收数据库的响应。
作用
  • 建立会话：连接在应用程序与数据库服务器之间建立一个会话，使得应用程序能够访问和操作数据库。
  • 事务管理：连接管理着事务的开始、提交和回滚。一个连接通常对应一个事务上下文。
  • 资源分配：连接是数据库资源分配的单位。每个连接消耗服务器的资源，如内存和CPU。
使用示例
python 复制代码 
import pymysql

# 创建数据库连接
conn = pymysql.connect(host='localhost', user='user', passwd='password', db='database')

# 进行数据库操作...

# 关闭连接
conn.close()

2 游标（Cursor）

定义
  • 游标是一个数据库对象，它通过连接建立，允许逐行处理查询结果集。游标提供了从结果集中检索记录的机制。
作用
  • 执行SQL语句：游标用于执行SQL查询和命令。通过游标，应用程序可以发送SQL语句到数据库服务器。
  • 检索结果集：游标可以逐行检索查询结果集中的记录。它提供了遍历结果集的能力。
  • 批处理操作：游标允许在结果集上进行批量处理，例如更新、删除操作。
使用示例
python 复制代码 
import pymysql

# 创建数据库连接
conn = pymysql.connect(host='localhost', user='user', passwd='password', db='database')

# 创建游标
cursor = conn.cursor()

# 执行SQL查询
cursor.execute("SELECT * FROM table_name")

# 获取查询结果
results = cursor.fetchall()

# 逐行处理结果
for row in results:
    print(row)

# 关闭游标
cursor.close()

# 关闭连接
conn.close()

3 主要区别

  1. 创建与存在关系

    • 连接：是应用程序与数据库服务器之间的会话，是数据库操作的基础。一个应用程序可以创建多个连接，每个连接代表一个独立的会话。
    • 游标：是通过连接创建的对象，用于执行SQL查询和遍历结果集。一个连接可以创建多个游标，但游标必须依赖连接而存在。

  2. 作用范围

    • 连接：管理整个会话的生命周期，包括事务的开始、提交和回滚。它是数据库资源分配和管理的单位。
    • 游标：管理SQL语句的执行和结果集的遍历。它用于具体的数据库操作，如查询、插入、更新和删除。

  3. 事务管理

    • 连接：负责管理事务的边界。通过连接，可以开始一个事务、提交事务或回滚事务。
    • 游标：不直接管理事务，但它执行的SQL语句受连接的事务管理。例如，游标执行的查询在连接提交事务之前都在同一个事务上下文中。

  4. 资源消耗

    • 连接：每个连接消耗较多的数据库资源，如内存和CPU。保持大量未关闭的连接会导致服务器性能下降。
    • 游标：每个游标消耗的资源相对较少，但未关闭的游标仍会占用内存和服务器资源。保持大量未关闭的游标也会影响性能。

4 关闭游标和连接的最佳时机

取决于具体的应用场景和代码结构。以下是一些指导原则：

1. 关闭游标

什么时候关闭游标
  • 短生命周期查询：对于一次性查询或操作，应该在操作完成后立即关闭游标。
  • 批处理操作：在批处理操作中，每次完成一批操作后关闭游标，以防止资源泄漏。
  • 长期运行任务：对于长期运行的任务，定期关闭游标以释放资源。
关闭游标的原则
  • 及时关闭：一旦游标不再需要，立即关闭，以释放资源。
  • 异常处理：在捕获异常时，也应确保游标被关闭。
示例代码
python 复制代码 
import pymysql

def fetch_data():
    conn = pymysql.connect(host='localhost', user='user', passwd='password', db='database')
    cursor = conn.cursor()
    try:
        cursor.execute("SELECT * FROM table_name")
        results = cursor.fetchall()
        for row in results:
            print(row)
    except Exception as e:
        print(f"Error: {e}")
    finally:
        cursor.close()  # 确保游标被关闭
        conn.close()    # 确保连接被关闭

fetch_data()

2. 关闭连接

什么时候关闭连接
  • 短生命周期应用：对于短生命周期的应用，如脚本或短时间运行的程序，在程序结束时关闭连接。
  • 长期运行应用：对于长期运行的应用或服务器，连接应在处理完特定任务或会话后关闭。
  • 连接池使用：在使用连接池的情况下，连接的管理通常由连接池负责，程序不需要显式关闭连接。
关闭连接的原则
  • 事务管理：确保所有事务在关闭连接前已经提交或回滚。
  • 异常处理：在捕获异常时，确保连接被关闭。
  • 连接池：如果使用连接池，不需要手动关闭连接，但需要确保连接正确归还到池中。
示例代码
python 复制代码 
import pymysql

def execute_query():
    conn = pymysql.connect(host='localhost', user='user', passwd='password', db='database')
    try:
        with conn.cursor() as cursor:
            cursor.execute("SELECT * FROM table_name")
            results = cursor.fetchall()
            for row in results:
                print(row)
    except Exception as e:
        print(f"Error: {e}")
    finally:
        conn.close()  # 确保连接被关闭

execute_query()

3. 每次查询都关闭游标和连接吗

  • 单次操作：对于单次操作，应该在操作完成后立即关闭游标和连接。
  • 批量操作：对于需要多次查询或操作的任务，可以复用一个连接和游标，但在任务完成后需要关闭。
  • 高频操作：对于高频率的操作，使用连接池来管理连接，避免频繁打开和关闭连接带来的开销。

使用连接池

使用连接池可以有效管理连接，避免频繁创建和销毁连接带来的开销，并且连接池会自动处理连接的复用和关闭。以下是一个使用连接池的示例：

python 复制代码 
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

# 创建连接池
engine = create_engine('mysql+pymysql://user:password@localhost/database', pool_size=5, max_overflow=10)
Session = sessionmaker(bind=engine)

def execute_query():
    session = Session()
    try:
        result = session.execute("SELECT * FROM table_name").fetchall()
        for row in result:
            print(row)
    except Exception as e:
        print(f"Error: {e}")
    finally:
        session.close()  # 确保连接被归还到连接池

execute_query()

关闭连接会隐式关闭游标：当连接被关闭时，所有与该连接关联的游标也会被关闭。这是因为游标依赖于连接的资源来执行操作。如果只关闭连接而不显式关闭游标，虽然游标会被隐式关闭，但这不是一个好的编程实践。这可能会导致游标对象在程序中继续存在，占用内存，直到垃圾回收机制清理它们。显式关闭游标是一个好的习惯，有助于明确和干净地管理资源，防止资源泄漏。

在使用MySQL数据库时，理解什么时候需要 commit 和 autocommit 的概念对确保数据的一致性和完整性非常重要。以下是对这些概念的详细解释：

5 commit 和 autocommit

commit 的作用

commit 是用来结束当前事务，并将所有对数据库的更改永久保存到数据库中。只有在执行 commit 后，事务中的所有更改才会生效并对其他事务可见。

什么时候需要 commit
  • 事务操作 ：当使用事务管理数据时，例如插入、更新、删除等操作，需要在完成一组操作后使用 commit 来确保这些更改被永久保存。
  • 多步骤操作 ：在执行一系列相关的数据库操作时，可以将它们包裹在一个事务中，操作完成后使用 commit 来确保所有操作要么全部成功，要么全部失败。
什么时候不需要 commit
  • 查询操作 ：对于只读的查询操作，不需要使用 commit，因为查询操作不会对数据库进行更改。
  • 自动提交模式 ：如果 autocommit 模式开启，每个独立的SQL语句都会被当作一个事务并在执行后立即提交。

2. autocommit 模式

定义

autocommit 是数据库连接的一个属性，当开启时，每个独立的SQL语句都会自动作为一个事务提交。也就是说，不需要显式调用 commit，每个语句执行后都会立即生效。

开启和关闭 autocommit
  • 开启 autocommit ：每个SQL语句在执行后会自动提交，不需要显式调用 commit。
  • 关闭 autocommit ：需要手动管理事务，显式调用 commit 来提交事务。
使用场景
  • 开启 autocommit：适用于大多数简单的CRUD操作和查询操作，减少了事务管理的复杂性。
  • 关闭 autocommit：适用于需要事务管理的场景，例如需要确保多步骤操作的一致性和原子性。

示例代码

以下是关于 commit 和 autocommit 的具体使用示例：

自动提交模式（autocommit 开启）
python 复制代码 
import pymysql

conn = pymysql.connect(host='localhost', user='user', passwd='password', db='database', autocommit=True)
cursor = conn.cursor()

# 自动提交模式下，不需要显式调用 commit
cursor.execute("INSERT INTO table_name (column1, column2) VALUES (value1, value2)")
cursor.execute("UPDATE table_name SET column1 = value WHERE column2 = value2")

cursor.close()
conn.close()
手动提交模式（autocommit 关闭）
python 复制代码 
import pymysql

conn = pymysql.connect(host='localhost', user='user', passwd='password', db='database', autocommit=False)
cursor = conn.cursor()

try:
    cursor.execute("INSERT INTO table_name (column1, column2) VALUES (value1, value2)")
    cursor.execute("UPDATE table_name SET column1 = value WHERE column2 = value2")
    conn.commit()  # 显式提交事务
except Exception as e:
    conn.rollback()  # 出现异常时回滚事务
    print(f"Error: {e}")
finally:
    cursor.close()
    conn.close()

6 字符集设置

在 MySQL 中，字符集和比较规则（collation）管理是一个多层次的概念，涉及服务器级别、数据库级别、表级别和列级别。每个级别都可以设置字符集和比较规则，这些设置会影响数据存储和处理的行为。此外，客户端和服务器之间的通信也涉及字符集的转换。下面是对这些内容的详细说明：

级别的字符集和比较规则

  1. 服务器级别：

    • 服务器级别的字符集和比较规则是服务器的默认设置，当没有在数据库、表或列级别指定字符集和比较规则时，这些默认设置将被使用。

    • 通过以下变量设置：

      sql 复制代码 
      SET GLOBAL character_set_server = 'utf8mb4';
SET GLOBAL collation_server = 'utf8mb4_unicode_ci';

  2. 数据库级别：

    • 当创建数据库时，可以指定字符集和比较规则。如果没有指定，则使用服务器级别的默认值。

    • 通过以下语法设置：

      sql 复制代码 
      CREATE DATABASE db_name CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;

    • 可以通过以下语句查看数据库的字符集和比较规则：

      sql 复制代码 
      SHOW CREATE DATABASE db_name;

  3. 表级别：

    • 当创建表时，可以指定字符集和比较规则。如果没有指定，则使用数据库级别的默认值。

    • 通过以下语法设置：

      sql 复制代码 
      CREATE TABLE table_name (
    ...
) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;

    • 可以通过以下语句查看表的字符集和比较规则：

      sql 复制代码 
      SHOW CREATE TABLE table_name;

  4. 列级别：

    • 当创建列时，可以指定字符集和比较规则。如果没有指定，则使用表级别的默认值。

    • 通过以下语法设置：

      sql 复制代码 
      CREATE TABLE table_name (
    column_name VARCHAR(255) CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci,
    ...
);

    • 可以通过以下语句查看列的字符集和比较规则：

      sql 复制代码 
      SHOW FULL COLUMNS FROM table_name;

客户端和服务器之间的字符集

  1. character_set_client：

    • 这个变量指定客户端使用的字符集。服务器会使用这个字符集来解码客户端发送的请求。

    • 设置方法：

      sql 复制代码 
      SET character_set_client = 'utf8mb4';

  2. character_set_connection：

    • 这个变量指定服务器在处理请求时使用的字符集。服务器会将请求字符串从 character_set_client 转换为 character_set_connection。

    • 设置方法：

      sql 复制代码 
      SET character_set_connection = 'utf8mb4';

  3. character_set_results：

    • 这个变量指定服务器在向客户端返回结果时使用的字符集。服务器会将结果字符串从 character_set_connection 转换为 character_set_results。

    • 设置方法：

      sql 复制代码 
      SET character_set_results = 'utf8mb4';

关系与流程

  1. 客户端发送请求：

    • 客户端发送的请求使用 character_set_client 字符集编码。

  2. 服务器解码请求：

    • 服务器使用 character_set_client 解码请求，将请求字符串转换为 character_set_connection 字符集。

  3. 服务器处理请求：

    • 服务器在 character_set_connection 字符集下处理请求，执行相应的操作。

  4. 服务器返回结果：

    • 服务器将处理结果从 character_set_connection 字符集转换为 character_set_results 字符集，然后将结果发送给客户端。

使用 MySQLdb 连接 MySQL 数据库

在使用 MySQLdb 连接 MySQL 数据库时，charset 参数设置的是 character_set_client、character_set_connection 和 character_set_results 这三个变量。具体来说，当设置 charset='utf8' 或 charset='utf8mb4' 时，MySQLdb 会将这三个变量全部设置为指定的字符集。

charset 参数的作用

character_set_client：用于告诉 MySQL 服务器，客户端发送的请求字符串使用的字符集。

character_set_connection：用于告诉 MySQL 服务器，在处理请求时应该使用的字符集。

character_set_results：用于告诉 MySQL 服务器，在返回数据给客户端时应该使用的字符集。

当设置 charset='utf8' 时，MySQLdb 会执行以下 SQL 命令：

SET NAMES 'utf8';

这实际上等同于执行：

SET character_set_client = 'utf8', character_set_connection = 'utf8', character_set_results = 'utf8';

当设置 charset='utf8mb4' 时，MySQLdb 会执行以下 SQL 命令：

SET NAMES 'utf8mb4';

这实际上等同于执行：

SET character_set_client = 'utf8mb4', character_set_connection = 'utf8mb4', character_set_results = 'utf8mb4';

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