SQLAlchemy的ORM

表关系：

表之间的关系存在三种：一对一、一对多、多对多。而SQLAlchemy中的ORM也可以模拟这三种关系。因为一对一其实在SQLAlchemy中底层是通过一对多的方式模拟的，所以先来看下一对多的关系：

外键：

在Mysql中，外键可以让表之间的关系更加紧密。而SQLAlchemy同样也支持外键。通过ForeignKey类来实现，并且可以指定表的外键约束。相关示例代码如下：

class Article(Base):

    __tablename__ = 'article'

    id = Column(Integer,primary_key=True,autoincrement=True)

    title = Column(String(50),nullable=False)

    content = Column(Text,nullable=False)

    uid = Column(Integer,ForeignKey('user.id'))

    def __repr__(self):

        return "<Article(title:%s)>" % self.title

class User(Base):

    __tablename__ = 'user'

    id = Column(Integer,primary_key=True,autoincrement=True)

    username = Column(String(50),nullable=False)

外键约束有以下几项：

RESTRICT：父表数据被删除，会阻止删除。默认就是这一项。
NO ACTION：在MySQL中，同RESTRICT。
CASCADE：级联删除。
SET NULL：父表数据被删除，子表数据会设置为NULL。

一对多：

拿之前的User表为例，假如现在要添加一个功能，要保存用户的邮箱帐号，并且邮箱帐号可以有多个，这时候就必须创建一个新的表，用来存储用户的邮箱，然后通过user.id来作为外键进行引用，先来看下邮箱表的实现：

    from sqlalchemy import ForeignKey

    from sqlalchemy.orm import relationship

    class Address(Base):

        __tablename__ = 'address'

        id = Column(Integer,primary_key=True)

        email_address = Column(String,nullable=False)

        # User表的外键，指定外键的时候，是使用的是数据库表的名称，而不是类名

        user_id = Column(Integer,ForeignKey('users.id'))

        # 在ORM层面绑定两者之间的关系，第一个参数是绑定的表的类名，

        # 第二个参数back_populates是通过User反向访问时的字段名称

        user = relationship('User',back_populates="addresses")

        def __repr__(self):

            return "<Address(email_address='%s')>" % self.email_address

    # 重新修改User表，添加了addresses字段，引用了Address表的主键

    class User(Base):

        __tablename__ = 'users'

        id = Column(Integer,primary_key=True)

        name = Column(String(50))

        fullname = Column(String(50))

        password = Column(String(100))

        # 在ORM层面绑定和`Address`表的关系

        addresses = relationship("Address",order_by=Address.id,back_populates="user")

其中，在User表中添加的addresses字段，可以通过User.addresses来访问和这个user相关的所有address。在Address表中的user字段，可以通过Address.user来访问这个user。达到了双向绑定。表关系已经建立好以后，接下来就应该对其进行操作，先看以下代码：

  jack = User(name='jack',fullname='Jack Bean',password='gjffdd')

  jack.addresses = [Address(email_address='jack@google.com'),

                  Address(email_address='j25@yahoo.com')]

  session.add(jack)

  session.commit()

首先，创建一个用户，然后对这个jack用户添加两个邮箱，最后再提交到数据库当中，可以看到这里操作Address并没有直接进行保存，而是先添加到用户里面，再保存。

一对一：

一对一其实就是一对多的特殊情况，从以上的一对多例子中不难发现，一对应的是User表，而多对应的是Address，也就是说一个User对象有多个Address。因此要将一对多转换成一对一，只要设置一个User对象对应一个Address对象即可，看以下示例：

  class User(Base):

    __tablename__ = 'users'

    id = Column(Integer,primary_key=True)

    name = Column(String(50))

    fullname = Column(String(50))

    password = Column(String(100))

    # 设置uselist关键字参数为False

    addresses = relationship("Address",back_populates='addresses',uselist=False)

  class Address(Base):

    __tablename__ = 'addresses'

    id = Column(Integer,primary_key=True)

    email_address = Column(String(50))

    user_id = Column(Integer,ForeignKey('users.id')

    user = relationship('Address',back_populates='user')

从以上例子可以看到，只要在User表中的addresses字段上添加uselist=False就可以达到一对一的效果。设置了一对一的效果后，就不能添加多个邮箱到user.addresses字段了，只能添加一个：

user.addresses = Address(email_address='ed@google.com')

多对多：

多对多需要一个中间表来作为连接，同理在sqlalchemy中的orm也需要一个中间表。假如现在有一个Teacher和一个Classes表，即老师和班级，一个老师可以教多个班级，一个班级有多个老师，是一种典型的多对多的关系，那么通过sqlalchemy的ORM的实现方式如下：

  association_table = Table('teacher_classes',Base.metadata,

  Column('teacher_id',Integer,ForeignKey('teacher.id')),

  Column('classes_id',Integer,ForeignKey('classes.id'))

  )

  class Teacher(Base):

    __tablename__ = 'teacher'

    id = Column(Integer,primary_key=True)

    tno = Column(String(10))

    name = Column(String(50))

    age = Column(Integer)

    classes = relationship('Classes',secondary=association_table,back_populates='teachers')

  class Classes(Base):

    __tablename__ = 'classes'

    id = Column(Integer,primary_key=True)

    cno = Column(String(10))

    name = Column(String(50))

    teachers = relationship('Teacher',secondary=association_table,back_populates='classes')

要创建一个多对多的关系表，首先需要一个中间表，通过Table来创建一个中间表。上例中第一个参数teacher_classes代表的是中间表的表名，第二个参数是Base的元类，第三个和第四个参数就是要连接的两个表，其中Column第一个参数是表示的是连接表的外键名，第二个参数表示这个外键的类型，第三个参数表示要外键的表名和字段。

创建完中间表以后，还需要在两个表中进行绑定，比如在Teacher中有一个classes属性，来绑定Classes表，并且通过secondary参数来连接中间表。同理，Classes表连接Teacher表也是如此。定义完类后，之后就是添加数据，请看以下示例：

  teacher1 = Teacher(tno='t1111',name='xiaotuo',age=10)

  teacher2 = Teacher(tno='t2222',name='datuo',age=10)

  classes1 = Classes(cno='c1111',name='english')

  classes2 = Classes(cno='c2222',name='math')

  teacher1.classes = [classes1,classes2]

  teacher2.classes = [classes1,classes2]

  classes1.teachers = [teacher1,teacher2]

  classes2.teachers = [teacher1,teacher2]

  session.add(teacher1)

  session.add(teacher2)

  session.add(classes1)

  session.add(classes2)

ORM层面的CASCADE：

如果将数据库的外键设置为RESTRICT，那么在ORM层面，删除了父表中的数据，那么从表中的数据将会NULL。如果不想要这种情况发生，那么应该将这个值的nullable=False。

在SQLAlchemy，只要将一个数据添加到session中，和他相关联的数据都可以一起存入到数据库中了。这些是怎么设置的呢？其实是通过relationship的时候，有一个关键字参数cascade可以设置这些属性：

save-update：默认选项。在添加一条数据的时候，会把其他和他相关联的数据都添加到数据库中。这种行为就是save-update属性影响的。
delete：表示当删除某一个模型中的数据的时候，是否也删掉使用relationship和他关联的数据。
delete-orphan：表示当对一个ORM对象解除了父表中的关联对象的时候，自己便会被删除掉。当然如果父表中的数据被删除，自己也会被删除。这个选项只能用在一对多上，不能用在多对多以及多对一上。并且还需要在子模型中的relationship中，增加一个single_parent=True的参数。
merge：默认选项。当在使用session.merge，合并一个对象的时候，会将使用了relationship相关联的对象也进行merge操作。
expunge：移除操作的时候，会将相关联的对象也进行移除。这个操作只是从session中移除，并不会真正的从数据库中删除。
all：是对save-update, merge, refresh-expire, expunge, delete几种的缩写。

排序：

order_by：可以指定根据这个表中的某个字段进行排序，如果在前面加了一个-，代表的是降序排序。
在模型定义的时候指定默认排序：有些时候，不想每次在查询的时候都指定排序的方式，可以在定义模型的时候就指定排序的方式。有以下两种方式：
- relationship的order_by参数：在指定relationship的时候，传递order_by参数来指定排序的字段。
- 在模型定义中，添加以下代码：
```
 __mapper_args__ = {

     "order_by": title

   }
```
  即可让文章使用标题来进行排序。
正向排序和反向排序：默认情况是从小到大，从前到后排序的，如果想要反向排序，可以调用排序的字段的desc方法。

limit、offset和切片：

limit：可以限制每次查询的时候只查询几条数据。
offset：可以限制查找数据的时候过滤掉前面多少条。
切片：可以对Query对象使用切片操作，来获取想要的数据。slice(0,10)或 session.query(Article)[0:10]

懒加载：

在一对多，或者多对多的时候，如果想要获取多的这一部分的数据的时候，往往能通过一个属性就可以全部获取了。比如有一个作者，想要或者这个作者的所有文章，那么可以通过user.articles就可以获取所有的。但有时候我们不想获取所有的数据，比如只想获取这个作者今天发表的文章，那么这时候我们可以给relationship传递一个lazy='dynamic'，以后通过user.articles获取到的就不是一个列表，而是一个AppendQuery对象了。这样就可以对这个对象再进行一层过滤和排序等操作。

查询高级：

group_by：

根据某个字段进行分组。比如想要根据性别进行分组，来统计每个分组分别有多少人，那么可以使用以下代码来完成：

session.query(User.gender,func.count(User.id)).group_by(User.gender).all()

having：

having是对查找结果进一步过滤。比如只想要看未成年人的数量，那么可以首先对年龄进行分组统计人数，然后再对分组进行having过滤。示例代码如下：

result = session.query(User.age,func.count(User.id)).group_by(User.age).having(User.age >= 18).all

join方法：

join查询分为两种，一种是inner join，另一种是outer join。默认的是inner join，如果指定left join或者是right join则为outer join。如果想要查询User及其对应的Address，则可以通过以下方式来实现：

  for u,a in session.query(User,Address).filter(User.id==Address.user_id).all():

    print(u)

    print(a)

  # 输出结果：

  > <User (id=1,name='ed',fullname='Ed Jason',password='123456')>

  > <Address id=4,email=ed@google.com,user_id=1>

通过普通方式的实现，也可以通过join的方式实现，更加简单：

  for u,a in session.query(User,Address).join(Address).all():

    print(u)

    print(a)

  # 输出结果：

  > <User (id=1,name='ed',fullname='Ed Jason',password='123456')>

  > <Address id=4,email=ed@google.com,user_id=1>

当然，如果采用outerjoin，可以获取所有user，而不用在乎这个user是否有address对象，并且outerjoin默认为左外查询：

  for instance in session.query(User,Address).outerjoin(Address).all():

    print(instance)

  # 输出结果：

  (<User (id=1,name='ed',fullname='Ed Jason',password='123456')>, <Address id=4,email=ed@google.com,user_id=1>)

  (<User (id=2,name='xt',fullname='xiaotuo',password='123')>, None)

我的：

    users = session.query(User.username,func.count(Article.id)).join(Article).group_by(User.id).order_by(func.count(Article.id).desc()).all()

    '''SELECT user.username AS user_username, count(article.id) AS count_1

       FROM user INNER JOIN article ON user.id = article.uid GROUP BY user.id ORDER BY count(article.id) DESC'''

Subquery 复杂查询：

数据：

查找和张三年龄一样，城市一样的用户；

sql:

select user.username,user.age,user.city from user,(select user.age,user.city from user where user.username='张三') as zhang_san where user.age=zhang_san.age and user.city=zhang_san.city;

stmp = session.query(User.age.label('age'),User.city.label('city')).filter(User.username=='张三').subquery()

    results = session.query(User.username,User.age,User.city).filter(User.age==stmp.c.age,User.city==stmp.c.city).all()