第5章数据库，实体关系图，ER图

文章目录

摘要
- [SQL 数据库（关系型数据库）](#SQL 数据库（关系型数据库）)
- [NoSQL 数据库](#NoSQL 数据库)
- - 什么是反规范化（Denormalization）？
5.1　SQL数据库
- 实体关系图，ER图
5.3　使用SQL还是NoSQL
- ACID的范式
5.4　Python数据库框架
- 对象关系映射器（ORM）。把面向对象的代码，自动转换为数据库操作
- - 数据库驱动
  - - 数据类型转换就是把程序里的数据类型，转换成数据库能理解的格式，或者把数据库返回的数据转换回程序的数据类型
- 性能
- 可移植性
- - 数据库管理系统：创建、管理和操作数据库的完整软件系统
  - [数据库引擎（Database Engine）：数据库系统中负责数据存储和查询执行的核心底层组件](#数据库引擎（Database Engine）：数据库系统中负责数据存储和查询执行的核心底层组件)
  - [数据库管理系统 vs 数据库 vs 数据库引擎](#数据库管理系统 vs 数据库 vs 数据库引擎)
  - - [Python对象 → ORM → 驱动 → DBMS → 存储引擎 → 磁盘文件](#Python对象 → ORM → 驱动 → DBMS → 存储引擎 → 磁盘文件)
- [在 Flask 项目中如何选择数据库框架](#在 Flask 项目中如何选择数据库框架)
- - [Flask-SQLAlchemy 本质上是对 SQLAlchemy 的封装](#Flask-SQLAlchemy 本质上是对 SQLAlchemy 的封装)
  - - [SQLAlchemy 实际连接的是什么？](#SQLAlchemy 实际连接的是什么？)
5.5　使用Flask-SQLAlchemy管理数据库
- [Flask-SQLAlchemy 的数据库连接 URL（Database URL）格式](#Flask-SQLAlchemy 的数据库连接 URL（Database URL）格式)
- - [什么是数据库 URL？一种用字符串描述"如何连接数据库"的标准格式](#什么是数据库 URL？一种用字符串描述“如何连接数据库”的标准格式)
  - 通用格式，数据库类型://用户名:密码@主机名/数据库名
  - - mysql，postgresql,sqlite示例
  - [SQLAlchemy 通常还会指定驱动。数据库类型+驱动://用户名:密码@主机名/数据库名](#SQLAlchemy 通常还会指定驱动。数据库类型+驱动://用户名:密码@主机名/数据库名)
- [SQLALCHEMY_DATABASE_URI，告诉 Flask-SQLAlchemy 要连接哪个数据库](#SQLALCHEMY_DATABASE_URI，告诉 Flask-SQLAlchemy 要连接哪个数据库)
- SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS
- 配置示例
- - [db = SQLAlchemy(app)。把 Flask 应用和数据库系统绑定起来，并创建一个统一操作数据库的核心对象](#db = SQLAlchemy(app)。把 Flask 应用和数据库系统绑定起来，并创建一个统一操作数据库的核心对象)
  - - [为什么说"db 表示应用使用的数据库"？](#为什么说“db 表示应用使用的数据库”？)
    - [SQLAlchemy(app) 只是"准备好连接数据库"，真正的数据库连接通常发生在第一次实际数据库操作时。](#SQLAlchemy(app) 只是“准备好连接数据库”，真正的数据库连接通常发生在第一次实际数据库操作时。)
    - - [SQLite 是个特殊情况。没有网络连接。在第一次访问时打开文件。如果文件不存在会创建文件](#SQLite 是个特殊情况。没有网络连接。在第一次访问时打开文件。如果文件不存在会创建文件)
  - [app.config 是 Flask 应用的"配置字典"。应用的全局设置中心。扩展通过它读取自己的配置](#app.config 是 Flask 应用的“配置字典”。应用的全局设置中心。扩展通过它读取自己的配置)
  - db.init_app(app)，先创建，再绑定
  - [app.config.from_object(xx)加载对应配置类里的设置到 app.config字段](#app.config.from_object(xx)加载对应配置类里的设置到 app.config字段)
- [为什么 Flask 必须有 application context 才能访问数据库？](#为什么 Flask 必须有 application context 才能访问数据库？)
- - [application context 是什么？每当有请求进入，自动创建应用的上下文](#application context 是什么？每当有请求进入，自动创建应用的上下文)
5.6　定义模型
- [模型 = 用 Python 类表示数据库表。模型就是用面向对象方式操作数据库表。在 ORM 里：一个类 → 一张表。类的属性 → 表的列。类的实例 → 表中的一行数据](#模型 = 用 Python 类表示数据库表。模型就是用面向对象方式操作数据库表。在 ORM 里：一个类 → 一张表。类的属性 → 表的列。类的实例 → 表中的一行数据)
- - [db.Model 是什么？所有模型类必须继承的基类](#db.Model 是什么？所有模型类必须继承的基类)
5.7　关系
- [relationship()是用来在 Python 里建立两个模型之间的联系](#relationship()是用来在 Python 里建立两个模型之间的联系)
- - relationship参数
  - - 第一个参数是要关联的"目标模型"
    - [back_populates 是：手动建立"双方都知道对方"的关系。](#back_populates 是：手动建立“双方都知道对方”的关系。)
    - - [back_populates 写的是：对方模型里 relationship 对应的变量名](#back_populates 写的是：对方模型里 relationship 对应的变量名)
    - [backref ------ 自动创建"反向访问"，在对方的模型里自动生成一个属性](#backref —— 自动创建“反向访问”，在对方的模型里自动生成一个属性)
    - - [如果你在父表里写了 backref，子表就不需要再手动写那个属性，ORM 会帮你自动创建](#如果你在父表里写了 backref，子表就不需要再手动写那个属性，ORM 会帮你自动创建)
    - [primaryjoin ------ 指定怎么连接](#primaryjoin —— 指定怎么连接)
    - [lazy ------ 决定访问关系属性时数据库什么时候发 SQL](#lazy —— 决定访问关系属性时数据库什么时候发 SQL)
    - [uselist ------ 控制是不是列表](#uselist —— 控制是不是列表)
    - [order_by ------ 排序](#order_by —— 排序)
    - [secondary ------ 告诉 ORM：两张表之间要"通过第三张表连接"](#secondary —— 告诉 ORM：两张表之间要“通过第三张表连接”)
    - [secondaryjoin ------ 多对多复杂连接](#secondaryjoin —— 多对多复杂连接)
    - [primaryjoin / secondaryjoin](#primaryjoin / secondaryjoin)
  - [靠外键建立联系。它根据 ForeignKey 自动推断 JOIN 条件](#靠外键建立联系。它根据 ForeignKey 自动推断 JOIN 条件)
  - [relationship 返回的到底是什么？属性描述器](#relationship 返回的到底是什么？属性描述器)
  - 返回值具体是什么？取决于关系类型
  - - 怎么知道是一对多还是多对一的关系？看外键在哪一边
- 把外键和db.relationship()都放在"多"这一侧
连接数据库的工具：DBeaver (Community Edition)
- 下载安装
5.8　数据库操作
- [5.8.1　创建表 db.create_all()](#5.8.1　创建表 db.create_all())
- 5.8.2　插入行
- - 数据库Session（会话）。也称事务
  - [为什么必须要有 session？](#为什么必须要有 session？)
  - [为什么是 db.session？当前 Flask 应用绑定的数据库db,操作的会话](#为什么是 db.session？当前 Flask 应用绑定的数据库db,操作的会话)
  - - [session 是绑定在 SQLAlchemy 实例上的](#session 是绑定在 SQLAlchemy 实例上的)
    - [Flask-SQLAlchemy session 的绑定规则.不同代码块的应用上下文，对应的session不一样](#Flask-SQLAlchemy session 的绑定规则.不同代码块的应用上下文，对应的session不一样)
    - [db.session = "当前请求专属的数据库会话"。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context()](#db.session = “当前请求专属的数据库会话”。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context())
    - [db.session 依赖 Flask 的"应用上下文（app context）](#db.session 依赖 Flask 的“应用上下文（app context）)
    - - 那什么时候"自动有上下文"？
      - [没有上下文需要手动加上下文。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context()](#没有上下文需要手动加上下文。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context())
      - [为什么"请求里"就可以用 db.session？处理请求flask会自动创建上下文](#为什么“请求里”就可以用 db.session？处理请求flask会自动创建上下文)
        
        ["请求来了之后，Flask 内部到底发生了什么？"](#“请求来了之后，Flask 内部到底发生了什么？”)
    - [Flask 有两种上下文：请求时自动创建（最常见）.你可以手动创建（app.app_context()）](#Flask 有两种上下文：请求时自动创建（最常见）.你可以手动创建（app.app_context()）)
    - - 为什么要有app.app_context()？给flask提供在哪个应用里操作，这样session等可以工作
  - [还有别的 session 吗？](#还有别的 session 吗？)
  - - [引擎：是 SQLAlchemy 在数据库驱动之上的一层封装](#引擎：是 SQLAlchemy 在数据库驱动之上的一层封装)
    - [Flask-SQLAlchemy 已经自动创建了 engine 和 db.session，如果我想自己手动创建一个新的 session，但还是用这个 engine，该怎么操作？](#Flask-SQLAlchemy 已经自动创建了 engine 和 db.session，如果我想自己手动创建一个新的 session，但还是用这个 engine，该怎么操作？)
  - [如果不是浏览器的请求，就不用db.session? 比如有定时任务，需要操作数据库，用什么session?](#如果不是浏览器的请求，就不用db.session? 比如有定时任务，需要操作数据库，用什么session?)
  - - [使用 db.session](#使用 db.session)
    - [手动创建 session](#手动创建 session)
  - 手动关闭session
- 事务=一组必须"要么全部成功，要么全部失败"的数据库操作。session是事务的容器
- - [事务失败后必须手动 db.session.rollback()](#事务失败后必须手动 db.session.rollback())
- [user_john = User(username='john', role=admin_role)](#user_john = User(username='john', role=admin_role))
- [在 flask shell 里，其实已经自动帮你推入了 app context。所以你才能直接用：db.session.add(admin_role)而不报错。](#在 flask shell 里，其实已经自动帮你推入了 app context。所以你才能直接用：db.session.add(admin_role)而不报错。)
- add_all，参数是一个"可迭代对象"（iterable）
5.8.5　查询行
- filter_by(...)
- - 若想查看SQLAlchemy为查询生成的原生SQL查询语句，只需把query对象转换成字符串
- filter()
- filter_by()
- limit(n)
- offset(n)
- order_by()
- group_by()
- 真正"执行查询"并返回结果的方法
- - all
  - first
  - first_or_404
  - get
  - get_or_404
  - count
  - paginate
[5.10　集成Python shell。shell_context_processor 是给 Flask shell 预加载变量用的](#5.10　集成Python shell。shell_context_processor 是给 Flask shell 预加载变量用的)
5.11　使用Flask-Migrate实现数据库迁移
- 5.11.1　创建迁移仓库
- - [migrate = Migrate(app, db)把 Flask 应用和 SQLAlchemy 数据库绑定到 Flask-Migrate。](#migrate = Migrate(app, db)把 Flask 应用和 SQLAlchemy 数据库绑定到 Flask-Migrate。)
  - - 什么是数据库迁移？
  - [flask db init 初始化 Alembic（迁移引擎）](#flask db init 初始化 Alembic（迁移引擎）)
  - 正常迁移流程
- 5.11.2　创建迁移脚本
- - [Alembic 的版本管理和迁移逻辑](#Alembic 的版本管理和迁移逻辑)
  - [flask db migrate -m "initial migration"](#flask db migrate -m "initial migration")
- 5.11.3　更新数据库
- - [使用 flask db stamp 标记数据库](#使用 flask db stamp 标记数据库)

摘要

SQL 数据库（关系型数据库）

NoSQL 数据库

什么是反规范化（Denormalization）？

5.1　SQL数据库

实体关系图，ER图

5.3　使用SQL还是NoSQL

ACID的范式

5.4　Python数据库框架

对象关系映射器（ORM）。把面向对象的代码，自动转换为数据库操作

数据库驱动

数据类型转换就是把程序里的数据类型，转换成数据库能理解的格式，或者把数据库返回的数据转换回程序的数据类型

性能

可移植性

数据库管理系统：创建、管理和操作数据库的完整软件系统

数据库引擎（Database Engine）：数据库系统中负责数据存储和查询执行的核心底层组件

数据库引擎（Storage Engine）是数据库管理系统（DBMS）里的一个组件，它负责实际存储和读取数据。

数据库管理系统 vs 数据库 vs 数据库引擎

Python对象 → ORM → 驱动 → DBMS → 存储引擎 → 磁盘文件

在 Flask 项目中如何选择数据库框架

Flask-SQLAlchemy 本质上是对 SQLAlchemy 的封装

SQLAlchemy 实际连接的是什么？

5.5　使用Flask-SQLAlchemy管理数据库

Flask-SQLAlchemy 的数据库连接 URL（Database URL）格式

什么是数据库 URL？一种用字符串描述"如何连接数据库"的标准格式

通用格式，数据库类型://用户名:密码@主机名/数据库名

mysql，postgresql,sqlite示例

SQLAlchemy 通常还会指定驱动。数据库类型+驱动://用户名:密码@主机名/数据库名

SQLALCHEMY_DATABASE_URI，告诉 Flask-SQLAlchemy 要连接哪个数据库

SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS

配置示例

db = SQLAlchemy(app)。把 Flask 应用和数据库系统绑定起来，并创建一个统一操作数据库的核心对象

db 对象是SQLAlchemy 类的实例，表示应用使用的数据库.

详情见本章引擎章节

为什么说"db 表示应用使用的数据库"？

SQLAlchemy(app) 只是"准备好连接数据库"，真正的数据库连接通常发生在第一次实际数据库操作时。

SQLite 是个特殊情况。没有网络连接。在第一次访问时打开文件。如果文件不存在会创建文件

app.config 是 Flask 应用的"配置字典"。应用的全局设置中心。扩展通过它读取自己的配置

db.init_app(app)，先创建，再绑定

p 复制代码

def create_app(config_name):
    app = Flask(__name__)
    app.config.from_object(config_map[config_name])
    db.init_app(app)
    return app

app.config.from_object(xx)加载对应配置类里的设置到 app.config字段

为什么 Flask 必须有 application context 才能访问数据库？

application context 是什么？每当有请求进入，自动创建应用的上下文

5.6　定义模型

模型 = 用 Python 类表示数据库表。模型就是用面向对象方式操作数据库表。在 ORM 里：一个类 → 一张表。类的属性 → 表的列。类的实例 → 表中的一行数据

db.Model 是什么？所有模型类必须继承的基类

5.7　关系

relationship()是用来在 Python 里建立两个模型之间的联系

relationship参数

第一个参数是要关联的"目标模型"

back_populates 是：手动建立"双方都知道对方"的关系。

backref也有这个同步的功能

back_populates 写的是：对方模型里 relationship 对应的变量名

backref ------ 自动创建"反向访问"，在对方的模型里自动生成一个属性

如果你在父表里写了 backref，子表就不需要再手动写那个属性，ORM 会帮你自动创建

primaryjoin ------ 指定怎么连接

lazy ------ 决定访问关系属性时数据库什么时候发 SQL

值	含义	小白理解
`select`	默认，首次访问时查询	惰性加载：你不访问 users，不发 SQL；访问时发一次 SQL
`joined`	使用 JOIN 一次查出	查询 Role 时，顺便 join 查出所有 User
`subquery`	使用子查询	查询 Role 后再发子查询查 users，一次加载但分两步
`immediate`	主对象加载完就加载	一创建 Role，就查 users
`noload`	永远不加载	不管访问不访问，永远不查用户
`dynamic`	不返回列表，而返回查询对象	不加载 users，只返回 query，可以继续 filter、order_by

uselist ------ 控制是不是列表

order_by ------ 排序

secondary ------ 告诉 ORM：两张表之间要"通过第三张表连接"

secondaryjoin ------ 多对多复杂连接

primaryjoin / secondaryjoin

primaryjoin 是指第一段连接，不一定是怎么和中间表连，只有多对多才是怎么和第一张表连，一对多就是怎么和对方连。secondaryjoin = 第二段连接（只有多对多才有）

靠外键建立联系。它根据 ForeignKey 自动推断 JOIN 条件

relationship 返回的到底是什么？属性描述器

返回值具体是什么？取决于关系类型

父对象的 relationship 属性是列表，列表里是单个子对象

子对象的 relationship 属性是单个父对象

怎么知道是一对多还是多对一的关系？看外键在哪一边

把外键和db.relationship()都放在"多"这一侧

连接数据库的工具：DBeaver (Community Edition)

下载安装

官网下载地址

5.8　数据库操作

5.8.1　创建表 db.create_all()

db.create_all()不会重新创建或者更新相应的表

5.8.2　插入行

数据库Session（会话）。也称事务

为什么必须要有 session？

为什么是 db.session？当前 Flask 应用绑定的数据库db,操作的会话

session 是绑定在 SQLAlchemy 实例上的

Flask-SQLAlchemy session 的绑定规则.不同代码块的应用上下文，对应的session不一样

db.session = "当前请求专属的数据库会话"。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context()

一个请求 = 一个 session

浏览器请求 → Flask → db.session → 数据库请求结束：

👉 session 自动清理

db.session 依赖 Flask 的"应用上下文（app context）

那什么时候"自动有上下文"？

没有上下文需要手动加上下文。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context()

为什么"请求里"就可以用 db.session？处理请求flask会自动创建上下文

"请求来了之后，Flask 内部到底发生了什么？"

Flask 有两种上下文：请求时自动创建（最常见）.你可以手动创建（app.app_context()）

为什么要有app.app_context()？给flask提供在哪个应用里操作，这样session等可以工作

还有别的 session 吗？

引擎：是 SQLAlchemy 在数据库驱动之上的一层封装

Flask-SQLAlchemy 已经自动创建了 engine 和 db.session，如果我想自己手动创建一个新的 session，但还是用这个 engine，该怎么操作？

如果不是浏览器的请求，就不用db.session? 比如有定时任务，需要操作数据库，用什么session?

Web 请求

Flask 自动：

创建 context → 提供 db.session → 自动销毁

⚙️ 定时任务

你自己：

创建 context → 使用 db.session → 手动控制

使用 db.session

手动创建 session

p 复制代码

from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///data.sqlite'
db = SQLAlchemy(app)

with app.app_context():
    engine = db.get_engine()
    Session = sessionmaker(bind=engine)

def celery_task():
    session = Session()
    try:
        user = User(name="Alice")
        session.add(user)
        session.commit()
    except Exception:
        session.rollback()
        raise
    finally:
        session.close()

第5章数据库，实体关系图，ER图

文章目录

摘要

SQL 数据库（关系型数据库）

NoSQL 数据库

什么是反规范化（Denormalization）？

5.1 SQL数据库

实体关系图，ER图

5.3 使用SQL还是NoSQL

ACID的范式

5.4 Python数据库框架

对象关系映射器（ORM）。把面向对象的代码，自动转换为数据库操作

数据库驱动

数据类型转换就是把程序里的数据类型，转换成数据库能理解的格式，或者把数据库返回的数据转换回程序的数据类型

性能

可移植性

数据库管理系统：创建、管理和操作数据库的完整软件系统

数据库引擎（Database Engine）：数据库系统中负责数据存储和查询执行的核心底层组件

数据库管理系统 vs 数据库 vs 数据库引擎

Python对象 → ORM → 驱动 → DBMS → 存储引擎 → 磁盘文件

在 Flask 项目中如何选择数据库框架

Flask-SQLAlchemy 本质上是对 SQLAlchemy 的封装

SQLAlchemy 实际连接的是什么？

5.5 使用Flask-SQLAlchemy管理数据库

Flask-SQLAlchemy 的数据库连接 URL（Database URL）格式

什么是数据库 URL？一种用字符串描述"如何连接数据库"的标准格式

通用格式，数据库类型://用户名:密码@主机名/数据库名

mysql，postgresql,sqlite示例

SQLAlchemy 通常还会指定驱动。数据库类型+驱动://用户名:密码@主机名/数据库名

SQLALCHEMY_DATABASE_URI，告诉 Flask-SQLAlchemy 要连接哪个数据库

SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS

配置示例

db = SQLAlchemy(app)。把 Flask 应用和数据库系统绑定起来，并创建一个统一操作数据库的核心对象

为什么说"db 表示应用使用的数据库"？

SQLAlchemy(app) 只是"准备好连接数据库"，真正的数据库连接通常发生在第一次实际数据库操作时。

SQLite 是个特殊情况。没有网络连接。在第一次访问时打开文件。如果文件不存在会创建文件

app.config 是 Flask 应用的"配置字典"。应用的全局设置中心。扩展通过它读取自己的配置

db.init_app(app)，先创建，再绑定

app.config.from_object(xx)加载对应配置类里的设置到 app.config字段

为什么 Flask 必须有 application context 才能访问数据库？

application context 是什么？每当有请求进入，自动创建应用的上下文

5.6 定义模型

模型 = 用 Python 类表示数据库表。模型就是用面向对象方式操作数据库表。在 ORM 里：一个类 → 一张表。类的属性 → 表的列。类的实例 → 表中的一行数据

db.Model 是什么？所有模型类必须继承的基类

5.7 关系

relationship()是用来在 Python 里建立两个模型之间的联系

relationship参数

第一个参数是要关联的"目标模型"

back_populates 是：手动建立"双方都知道对方"的关系。

back_populates 写的是：对方模型里 relationship 对应的变量名

backref ------ 自动创建"反向访问"，在对方的模型里自动生成一个属性

如果你在父表里写了 backref，子表就不需要再手动写那个属性，ORM 会帮你自动创建

primaryjoin ------ 指定怎么连接

lazy ------ 决定访问关系属性时数据库什么时候发 SQL

uselist ------ 控制是不是列表

order_by ------ 排序

secondary ------ 告诉 ORM：两张表之间要"通过第三张表连接"

secondaryjoin ------ 多对多复杂连接

primaryjoin / secondaryjoin

靠外键建立联系。它根据 ForeignKey 自动推断 JOIN 条件

relationship 返回的到底是什么？属性描述器

返回值具体是什么？取决于关系类型

怎么知道是一对多还是多对一的关系？看外键在哪一边

把外键和db.relationship()都放在"多"这一侧

连接数据库的工具：DBeaver (Community Edition)

下载安装

5.8 数据库操作

5.8.1 创建表 db.create_all()

5.8.2 插入行

数据库Session（会话）。也称事务

为什么必须要有 session？

为什么是 db.session？当前 Flask 应用绑定的数据库db,操作的会话

session 是绑定在 SQLAlchemy 实例上的

Flask-SQLAlchemy session 的绑定规则.不同代码块的应用上下文，对应的session不一样

db.session = "当前请求专属的数据库会话"。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context()

db.session 依赖 Flask 的"应用上下文（app context）

那什么时候"自动有上下文"？

没有上下文需要手动加上下文。只要不在请求里，用 db.session 就必须加 app.app_context()

为什么"请求里"就可以用 db.session？处理请求flask会自动创建上下文

"请求来了之后，Flask 内部到底发生了什么？"

5.1　SQL数据库

5.3　使用SQL还是NoSQL

5.4　Python数据库框架

5.5　使用Flask-SQLAlchemy管理数据库

5.6　定义模型

5.7　关系

5.8　数据库操作

5.8.1　创建表 db.create_all()

5.8.2　插入行

事务失败后必须手动 db.session.rollback()

5.8.5　查询行

5.10　集成Python shell。shell_context_processor 是给 Flask shell 预加载变量用的

5.11　使用Flask-Migrate实现数据库迁移

5.11.1　创建迁移仓库

migrate = Migrate(app, db)把 Flask 应用和 SQLAlchemy 数据库绑定到 Flask-Migrate。

5.11.2　创建迁移脚本

Alembic 的版本管理和迁移逻辑

5.11.3　更新数据库