Python ORM神器之SQLAlchemy基本使用完全指南_Python

在python开发中，数据库操作是不可避免的重要环节。直接使用原生sql虽然灵活，但容易出错且维护困难。sqlalchemy作为python中最流行的orm（对象关系映射）框架，为我们提供了优雅的数据库操作方式。

一、什么是sqlalchemy？

sqlalchemy是一个功能强大的python sql工具包和orm框架。它提供了完整的数据库抽象层，让我们可以用面向对象的方式操作数据库，而不需要直接编写复杂的sql语句。

主要特点：

数据库无关性：支持多种数据库（mysql、postgresql、sqlite等）
灵活性：既支持高层orm，也支持底层sql表达式
高性能：优化的查询执行和连接池管理
丰富的功能：事务管理、连接池、迁移等

二、安装sqlalchemy

pip install sqlalchemy

三、核心概念

1. engine（引擎）

engine是sqlalchemy与数据库通信的核心组件，负责连接数据库和执行sql语句。

from sqlalchemy import create_engine
# 创建引擎
engine = create_engine('sqlite:///example.db')
# mysql示例：create_engine('mysql+pymysql://user:password@host:port/dbname')

2. session（会话）

session是orm与数据库交互的主要接口，用于执行查询和管理事务。

from sqlalchemy.orm import sessionmaker
session = sessionmaker(bind=engine)
session = session()

3. model（模型）

model是数据库表在python中的对象表示，通过类来定义表结构。

四、sqlalchemy的基本使用

1.基本用法

通过一个完整的示例来了解sqlalchemy的基本用法：

from sqlalchemy import create_engine, column, integer, string, datetime
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
from datetime import datetime
# 创建基类
base = declarative_base()
# 定义用户模型
class user(base):
    __tablename__ = 'users'
    id = column(integer, primary_key=true, autoincrement=true)
    username = column(string(50), unique=true, nullable=false)
    email = column(string(100), unique=true, nullable=false)
    created_at = column(datetime, default=datetime.utcnow)
    def __repr__(self):
        return f"<user(username='{self.username}', email='{self.email}')>"
# 创建数据库引擎
engine = create_engine('sqlite:///example.db', echo=true)
# 创建表
base.metadata.create_all(engine)
# 创建会话
session = sessionmaker(bind=engine)
session = session()
# 创建用户
new_user = user(username='alice', email='alice@example.com')
session.add(new_user)
session.commit()
# 查询用户
users = session.query(user).all()
for user in users:
    print(user)
# 关闭会话
session.close()

2.数据操作

增加数据

# 单条插入
user = user(username='bob', email='bob@example.com')
session.add(user)
session.commit()
# 批量插入
users = [
    user(username='user1', email='user1@example.com'),
    user(username='user2', email='user2@example.com')
]
session.add_all(users)
session.commit()

查询数据

# 基本查询
users = session.query(user).all()
first_user = session.query(user).first()
user_by_id = session.query(user).get(1)
# 条件查询
active_users = session.query(user).filter(user.is_active == true).all()
user_by_email = session.query(user).filter(user.email == 'alice@example.com').first()
# 复杂查询
from sqlalchemy import and_, or_, not_
# and条件
users = session.query(user).filter(
    and_(user.is_active == true, user.username.like('%alice%'))
).all()
# or条件
users = session.query(user).filter(
    or_(user.username.like('%alice%'), user.email.like('%example%'))
).all()
# 排序和限制
recent_users = session.query(user).order_by(user.created_at.desc()).limit(10).all()
# 分页查询
page = 1
per_page = 20
users = session.query(user).offset((page-1)*per_page).limit(per_page).all()

更新数据

# 更新单条记录
user = session.query(user).filter(user.id == 1).first()
if user:
    user.email = 'newemail@example.com'
    session.commit()
# 批量更新
session.query(user).filter(user.is_active == false).update({
    user.is_active: true
})
session.commit()

删除数据

# 删除单条记录
user = session.query(user).filter(user.id == 1).first()
if user:
    session.delete(user)
    session.commit()
# 批量删除
session.query(user).filter(user.is_active == false).delete()
session.commit()

五、事务管理

sqlalchemy提供了多种事务管理方式，主要包括事务的开启、提交和回滚等操作。

1.事务的开启

在sqlalchemy中，事务通常在执行数据库操作时自动开启。当使用orm进行数据库操作时，sqlalchemy会自动管理事务的生命周期。

2.事务的提交

事务提交是指将事务中的所有操作永久保存到数据库中。在sqlalchemy中，可以通过session.commit()方法来提交当前事务。提交成功后，事务所做的所有更改将永久保存在数据库中。

3.事务的回滚

当事务执行过程中出现错误或者需要取消操作时，可以使用回滚功能。通过session.rollback()方法，可以撤销当前事务中的所有操作，使数据库恢复到事务开始前的状态。回滚是保证数据一致性的重要手段。

4.完整示例

from sqlalchemy import create_engine, column, integer, string
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
# 创建数据库连接
engine = create_engine('sqlite:///example.db', echo=true)
base = declarative_base()
# 定义模型
class user(base):
    __tablename__ = 'users'
    id = column(integer, primary_key=true)
    name = column(string)
    age = column(integer)
# 创建表
base.metadata.create_all(engine)
# 创建会话工厂
session = sessionmaker(bind=engine)
# 创建会话
session = session()
try:
    # 开始事务
    user = user(username='transaction_user', email='trans@example.com')
    session.add(user)
    post = post(title='transaction post', content='content here')
    post.author = user
    session.add(post)
    # 提交事务
    session.commit()
    print("transaction completed successfully")
except exception as e:
    # 回滚事务
    session.rollback()
    print(f"transaction failed: {e}")
finally:
    session.close()

六、上下文管理器

sqlalchemy的上下文管理器提供了一种优雅的方式来管理数据库会话和事务，通过with语句实现，确保资源在使用后被正确清理和释放，即使在发生异常的情况下也是如此。在sqlalchemy中，上下文管理器主要用于管理会话的生命周期和事务边界。

from contextlib import contextmanager
from sqlalchemy import create_engine, column, integer, string
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
# 创建数据库连接
engine = create_engine('sqlite:///example.db', echo=true)
base = declarative_base()
# 定义模型
class user(base):
    __tablename__ = 'users'
    id = column(integer, primary_key=true)
    name = column(string)
    age = column(integer)
# 创建表
base.metadata.create_all(engine)
# 创建会话工厂
session = sessionmaker(bind=engine)
# 创建会话
session = session()
@contextmanager
def get_db_session():
    session = session()
    try:
        yield session
        session.commit()
    except exception:
        session.rollback()
        raise
    finally:
        session.close()
# 使用示例
with get_db_session() as session:
    user = user(username='context_user', email='context@example.com')
    session.add(user)

七、细节说明

1.连接池配置

sqlalchemy的连接池通过复用数据库连接大幅提升性能，减少创建和销毁连接的开销。它能智能管理资源、自动处理失效连接，保证应用稳定运行。

from sqlalchemy import create_engine
engine = create_engine(
    'mysql+pymysql://user:password@localhost/dbname',
    pool_size=10,           # 连接池大小
    max_overflow=20,        # 最大溢出连接数
    pool_timeout=30,        # 连接超时时间
    pool_recycle=3600       # 连接回收时间
)

2.自动建表

使用sqlalchemy的declarative_base系统定义模型类时，base.metadata.create_all(bind=engine)方法会自动创建所有还未在数据库中创建的表。

但是，base.metadata.create_all(engine) 必须在 class user(base) 之后执行才能成功创建表。

这是因为：

元数据收集机制：sqlalchemy 的 base.metadata 是一个容器，它会自动收集所有继承自 base 的模型类的表结构信息。
注册时机：只有当 python 解释器执行完类定义语句后，这个类才会被注册到 base.metadata 中。
内部机制：当定义 class datarecord(base) 时，sqlalchemy 会在 base.metadata 中注册这个表的定义。只有注册之后，create_all() 才知道要创建哪些表。

3.数据库操作方法

对于创建的会话db = session()，使用db可以做很多操作。

（1）对象状态管理操作

db.add(instance)：将一个对象实例添加到当前会话中，准备插入到数据库

db.delete(instance)：标记一个对象实例为删除状态，准备从数据库中删除

（2）会话控制操作

db.flush()：将当前会话中的所有挂起更改发送到数据库，但不提交事务

db.commit()：提交当前事务，将所有更改永久保存到数据库

db.rollback()：回滚当前事务，撤销所有未提交的更改

db.close()：关闭会话，清理资源

（3）查询操作

db.query(model)：创建一个查询对象

db.execute(statement)：执行原生sql语句

（4）其他会话方法

db.merge(instance)：将实例的状态合并到当前会话中，如果实例已在会话中则更新，否则添加

db.refresh(instance)：从数据库重新加载对象的状态

4.db.add() 和 db.commit() 的区别

（1）db.add()用于将对象添加到当前会话中，使sqlalchemy开始跟踪这个对象的状态变化。当调用session.add()时，对象会被放入会话的待处理队列中，但此时数据并不会立即写入数据库，而是保持在内存中等待后续操作。

（2）db.commit()则是将当前会话中的所有变更（包括添加、修改、删除等操作）真正提交到数据库的过程。执行commit()时，sqlalchemy会生成相应的sql语句并执行，将内存中的变更持久化到数据库中，同时结束当前事务。

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Python ORM神器之SQLAlchemy基本使用完全指南

2025年08月20日 • Python •我要评论