Flask入门教程（十三）：数据库操作——SQLAlchemy与CRUD完整实践

1. 使用Flask-SQLAlchemy

SQLAlchemy是一个强大的ORM（对象关系映射）库，通过Python对象与数据库表进行交互，无需编写SQL语句。Flask-SQLAlchemy是Flask的官方扩展，集成了SQLAlchemy。

安装Flask-SQLAlchemy

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pip install flask-sqlalchemy

配置SQLAlchemy

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from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

app = Flask(__name__)
# SQLite数据库（开发环境推荐）
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///example.db'
app.config['SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS'] = False
db = SQLAlchemy(app)

2. 定义模型

模型是数据库表的Python类，每个模型类代表数据库中的一张表。

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class User(db.Model):
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    username = db.Column(db.String(80), unique=True, nullable=False)
    email = db.Column(db.String(120), unique=True, nullable=False)
    age = db.Column(db.Integer, nullable=True)

    def __repr__(self):
        return f'<User {self.username}>'

常用字段类型

字段类型	说明	Python类型
`db.Integer`	整数	`int`
`db.String(n)`	可变长度字符串	`str`
`db.Text`	长文本	`str`
`db.Boolean`	布尔值	`bool`
`db.DateTime`	日期时间	`datetime.datetime`
`db.Date`	日期	`datetime.date`
`db.Float`	浮点数	`float`
`db.Decimal`	高精度小数	`decimal.Decimal`
`db.JSON`	JSON数据	`dict` / `list`

常用字段参数

参数	说明
`primary_key=True`	主键
`unique=True`	值唯一
`nullable=False`	不允许为空
`default=value`	默认值
`index=True`	创建索引
`autoincrement=True`	自增（整数主键默认）

3. 创建和管理数据库

在定义了模型后，需要在应用上下文中创建数据库和表：

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with app.app_context():
    db.create_all()  # 创建所有模型对应的表

删除所有表（谨慎使用）

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with app.app_context():
    db.drop_all()  # 删除所有表，数据会丢失

4. CRUD操作

创建记录（Create）

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@app.route('/add_user')
def add_user():
    new_user = User(username='john_doe', email='john@example.com', age=25)
    db.session.add(new_user)   # 添加到会话
    db.session.commit()        # 提交事务，保存到数据库
    return 'User added!'

# 批量添加
@app.route('/add_users')
def add_users():
    users = [
        User(username='alice', email='alice@example.com'),
        User(username='bob', email='bob@example.com'),
    ]
    db.session.add_all(users)
    db.session.commit()
    return 'Users added!'

读取记录（Read）

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# 查询所有记录
@app.route('/get_users')
def get_users():
    users = User.query.all()
    return '<br>'.join([f'{user.username} ({user.email})' for user in users])

# 通过主键查询单个记录
user = User.query.get(1)  # 查询id=1的用户

# 通过条件查询（精确匹配）
user = User.query.filter_by(username='john_doe').first()

# 通过条件查询（多个条件）
users = User.query.filter_by(username='john_doe', age=25).all()

# 获取第一条记录
user = User.query.first()

更新记录（Update）

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@app.route('/update_user/<int:user_id>')
def update_user(user_id):
    user = User.query.get(user_id)
    if user:
        user.username = 'new_username'
        user.age = 26
        db.session.commit()
        return 'User updated!'
    return 'User not found!'

删除记录（Delete）

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@app.route('/delete_user/<int:user_id>')
def delete_user(user_id):
    user = User.query.get(user_id)
    if user:
        db.session.delete(user)
        db.session.commit()
        return 'User deleted!'
    return 'User not found!'

5. 高级查询操作

条件查询

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from sqlalchemy import or_, and_, not_

# AND条件（默认）
users = User.query.filter(User.username == 'john_doe', User.age > 18).all()

# OR条件
users = User.query.filter(
    or_(User.username == 'john_doe', User.email == 'john@example.com')
).all()

# AND显式
users = User.query.filter(
    and_(User.age >= 18, User.age <= 60)
).all()

# NOT条件
users = User.query.filter(not_(User.username == 'admin')).all()

# 模糊查询（LIKE）
users = User.query.filter(User.username.like('%john%')).all()

# 包含查询（IN）
users = User.query.filter(User.username.in_(['alice', 'bob'])).all()

# 为空判断
users = User.query.filter(User.email.is_(None)).all()

排序与分页

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# 升序
users = User.query.order_by(User.username).all()

# 降序
users = User.query.order_by(User.username.desc()).all()

# 多字段排序
users = User.query.order_by(User.age.desc(), User.username).all()

# 分页查询（每页10条，第1页）
page = User.query.paginate(page=1, per_page=10)
users = page.items          # 当前页的数据
total = page.total          # 总记录数
pages = page.pages          # 总页数
has_prev = page.has_prev    # 是否有上一页
has_next = page.has_next    # 是否有下一页

聚合查询

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from sqlalchemy import func

# 计数
count = User.query.count()

# 求和
total_age = db.session.query(func.sum(User.age)).scalar()

# 平均值
avg_age = db.session.query(func.avg(User.age)).scalar()

# 最大值/最小值
max_age = db.session.query(func.max(User.age)).scalar()
min_age = db.session.query(func.min(User.age)).scalar()

6. 使用Flask-Migrate进行数据库迁移

当模型发生变化时（如新增字段），Flask-Migrate可以生成迁移脚本，自动更新表结构而不丢失数据。

安装Flask-Migrate

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pip install flask-migrate

配置Flask-Migrate

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from flask_migrate import Migrate

migrate = Migrate(app, db)

迁移命令

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# 1. 初始化迁移环境（只需执行一次）
flask db init

# 2. 生成迁移脚本（检测模型变化）
flask db migrate -m "添加age字段"

# 3. 应用迁移到数据库
flask db upgrade

# 4. 回滚到上一个版本
flask db downgrade

命令	作用
`flask db init`	初始化迁移环境，生成`migrations/`目录
`flask db migrate -m "描述"`	生成迁移脚本（不修改数据库）
`flask db upgrade`	应用迁移，更新数据库结构
`flask db downgrade`	回滚到上一个迁移版本

7. 执行原始SQL

虽然SQLAlchemy提供了强大的ORM功能，但在某些复杂场景下可能需要执行原始SQL语句。

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# 查询
@app.route('/raw_sql')
def raw_sql():
    result = db.session.execute('SELECT * FROM user')
    return '<br>'.join([str(row) for row in result])

# 带参数的查询（防止SQL注入）
@app.route('/user/<int:user_id>')
def get_user_raw(user_id):
    result = db.session.execute(
        'SELECT * FROM user WHERE id = :id',
        {'id': user_id}
    )
    user = result.fetchone()
    return f'User: {user.username}' if user else 'Not found'

8. 连接MySQL数据库

除了SQLite，Flask-SQLAlchemy也支持MySQL、PostgreSQL等主流数据库。

安装MySQL驱动

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# 选择一种安装
pip install mysqlclient    # 推荐，性能好
# 或
pip install pymysql        # 纯Python实现

配置MySQL连接

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# URI格式: mysql://用户名:密码@主机:端口/数据库名
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'mysql://username:password@localhost:3306/dbname'
# 如需指定字符集
# app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'mysql://username:password@localhost/dbname?charset=utf8mb4'

完整示例

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from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'mysql://root:123456@localhost/mydb'
app.config['SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS'] = False
db = SQLAlchemy(app)

class User(db.Model):
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    username = db.Column(db.String(80), unique=True, nullable=False)
    email = db.Column(db.String(120), unique=True, nullable=False)

@app.route('/')
def index():
    users = User.query.all()
    return '<br>'.join([f'{user.username} ({user.email})' for user in users])

if __name__ == '__main__':
    with app.app_context():
        db.create_all()
    app.run(debug=True)

9. 常用数据库URI格式

数据库	URI格式
SQLite	`sqlite:///path/to/database.db`
SQLite（内存）	`sqlite:///:memory:`
MySQL	`mysql://username:password@host/dbname`
PostgreSQL	`postgresql://username:password@host/dbname`
MariaDB	`mariadb://username:password@host/dbname`

10. CRUD操作速查表

操作	代码
创建记录	`db.session.add(obj); db.session.commit()`
批量创建	`db.session.add_all([obj1, obj2]); db.session.commit()`
查询所有	`Model.query.all()`
主键查询	`Model.query.get(id)`
条件查询（单条）	`Model.query.filter_by(key=value).first()`
条件查询（多条）	`Model.query.filter_by(key=value).all()`
复杂条件	`Model.query.filter(or_(...)).all()`
排序	`Model.query.order_by(Model.field.desc()).all()`
分页	`Model.query.paginate(page=1, per_page=10)`
更新	`obj.field = new_value; db.session.commit()`
删除	`db.session.delete(obj); db.session.commit()`
计数	`Model.query.count()`

小结

本章全面讲解了Flask的数据库操作。Flask-SQLAlchemy是推荐的ORM方案------通过定义继承自db.Model的模型类来映射数据库表，使用db.Column定义字段；CRUD操作通过db.session.add()创建、Model.query查询、直接修改属性后commit()更新、db.session.delete()删除；高级查询支持filter/filter_by条件过滤、or_/and_组合条件、order_by排序、paginate分页；Flask-Migrate管理数据库迁移；也支持执行原始SQL和连接MySQL等主流数据库。这些知识构成了Flask数据持久化的完整基础。