Python开发中，SQLAlchemy 的同步操作和异步操作封装，以及常规CRUD的处理
在我们使用Python来和数据库打交道中，SQLAlchemy是一个非常不错的ORM工具，通过它我们可以很好的实现多种数据库的统一模型接入，而且它提供了非常多的特性，通过结合不同的数据库驱动，我们可以实现同步或者异步的处理封装。1、SQLAlchemy介绍SQLAlchemy 是一个功能强大且灵活的 Python SQL 工具包和对象关系映射（ORM）库。它被广泛用于在 Python 项目中处理关系型数据库的场景，既提供了高级的 ORM 功能，又保留了对底层 SQL 语句的强大控制力。SQLAlchemy 允许开发者通过 Python 代码与数据库进行交互，而无需直接编写 SQL 语句，同时也支持直接使用原生 SQL 进行复杂查询。下面是SQLAlchemy和我们常规数据库对象的对应关系说明。Engine 连接对象 驱动引擎Session 连接池 事务 由此开始查询Model 表 类定义Column 列 Query 若干行 可以链式添加多个条件 在使用SQLAlchemy时，通常会将其与数据库对象对应起来。以下是SQLAlchemy和常规数据库对象的对应关系说明：1）数据库表 (Database Table)
[*]SQLAlchemy: 使用 Table 对象或 Declarative Base 中的类来表示。
[*]对应关系: 数据库中的每一个表对应于SQLAlchemy中的一个类，该类继承自 declarative_base()。
from sqlalchemy import Column, Integer, String, create_engine
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
Base = declarative_base()
class User(Base):
__tablename__ = 'users'# 数据库表名
id = Column(Integer, primary_key=True)
name = Column(String)
email = Column(String)2）数据库列 (Database Column)
[*]SQLAlchemy: 使用 Column 对象来表示。
[*]对应关系: 每个数据库表中的列在SQLAlchemy中表示为 Column 对象，并作为类的属性定义。
id = Column(Integer, primary_key=True)
name = Column(String(50))3）数据库行 (Database Row)
[*]SQLAlchemy: 每个数据库表的一个实例（对象）代表数据库表中的一行。
[*]对应关系: 在SQLAlchemy中，通过实例化模型类来表示数据库表中的一行。
new_user = User(id=1, name='John Doe', email='john@example.com')4）主键 (Primary Key)
[*]SQLAlchemy: 使用 primary_key=True 参数定义主键。
[*]对应关系: 在数据库表中定义主键列，这列在SQLAlchemy中也需要明确标注。
id = Column(Integer, primary_key=True)5）外键 (Foreign Key)
[*]SQLAlchemy: 使用 ForeignKey 对象来表示。
[*]对应关系: 在SQLAlchemy中使用 ForeignKey 指定关系，指向另一个表的主键列。
from sqlalchemy import ForeignKey
from sqlalchemy.orm import relationship
class Address(Base):
__tablename__ = 'addresses'
id = Column(Integer, primary_key=True)
user_id = Column(Integer, ForeignKey('users.id'))
user = relationship('User')6）关系 (Relationships)
[*]SQLAlchemy: 使用 relationship 对象来表示。
[*]对应关系: 数据库中表与表之间的关系在SQLAlchemy中通过 relationship 来定义。
addresses = relationship("Address", back_populates="user")7）会话 (Session)
[*]SQLAlchemy: 使用 Session 对象进行事务性操作（如查询、插入、更新、删除）。
[*]对应关系: Session 对象类似于数据库连接对象，用于与数据库进行交互。
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()
session.add(new_user)
session.commit()通过以上对应关系，SQLAlchemy允许开发者以面向对象的方式与数据库交互，提供了一个Pythonic的接口来操作数据库。
2、SQLAlchemy 的同步操作
SQLAlchemy 提供了同步和异步两种操作方式，分别适用于不同的应用场景。以下是如何封装 SQLAlchemy 的同步和异步操作的方法说明：
在同步操作中，SQLAlchemy 使用传统的阻塞方式进行数据库操作。首先，定义一个基础的 Session 和 Engine 对象：
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import declarative_base, sessionmaker
from typing import Generator
from core.config import settings
# 常规同步处理
engine = create_engine(settings.DB_URI)
SessionLocal = sessionmaker(autocommit=False, autoflush=False, bind=engine)
def get_db() -> Generator:
"""创建一个 SQLAlchemy 数据库会话-同步处理."""
try:
db = SessionLocal()
yield db
finally:
db.close()前面说了，使用SQLAlchemy可以实现不同数据库的统一模型的处理，我们可以对应创建不同数据库的连接（engine），如下是常规几种关系型数据库的连接处理。
# mysql 数据库引擎
engine = create_engine(
"mysql+pymysql://root:123456@127.0.0.1:3306/WinFramework",
pool_recycle=3600,
# echo=True,
)
# Sqlite 数据库引擎
engine = create_engine("sqlite:///testdir//test.db")
# PostgreSQL 数据库引擎
engine = create_engine(
"postgresql+psycopg2://postgres:123456@localhost:5432/winframework",
# echo=True,
)
# SQLServer 数据库引擎
engine = create_engine(
"mssql+pymssql://sa:123456@localhost/WinFramework?tds_version=7.0",
# echo=True,
)我们可以根据数据库的CRUD操作方式，封装一些操作，如下所示。
class CRUDOperations:
def __init__(self, model):
self.model = model
def create(self, db, obj_in):
db_obj = self.model(**obj_in.dict())
db.add(db_obj)
db.commit()
db.refresh(db_obj)
return db_obj
def get(self, db, id):
return db.query(self.model).filter(self.model.id == id).first()
def update(self, db, db_obj, obj_in):
obj_data = obj_in.dict(exclude_unset=True)
for field in obj_data:
setattr(db_obj, field, obj_data)
db.commit()
db.refresh(db_obj)
return db_obj
def remove(self, db, id):
obj = db.query(self.model).get(id)
db.delete(obj)
db.commit()
return obj使用时，构建数据访问类进行操作，如下测试代码所示。
crud_user =<strong> CRUDOperations</strong>(<strong>User</strong>)
# Create
with get_db() as db:
user = crud_user.create(db, user_data)
# Read
with get_db() as db:
user = crud_user.get(db, user_id)
# Update
with get_db() as db:
user = crud_user.update(db, user, user_data)
# Delete
with get_db() as db:
crud_user.remove(db, user_id)
3、SQLAlchemy 的异步操作封装
对于异步操作，SQLAlchemy 使用 AsyncSession 来管理异步事务。
首先，定义一个异步的 Session 和 Engine 对象：
from sqlalchemy import create_engine, URL
from sqlalchemy.ext.asyncio import AsyncSession, async_sessionmaker, create_async_engine
from typing import AsyncGenerator
def create_engine_and_session(url: str | URL):
try:
# 数据库引擎
engine = create_async_engine(url, pool_pre_ping=True)
except Exception as e:
print("❌ 数据库链接失败 {}", e)
sys.exit()
else:
db_session = async_sessionmaker(
bind=engine, autoflush=False, expire_on_commit=False
)
return engine, db_session
# 异步处理
async_engine, async_session = create_engine_and_session(settings.DB_URI_ASYNC)
async def get_db() -> AsyncGenerator:
"""创建一个 SQLAlchemy 数据库会话-异步处理."""
async with async_session() as session:
yield session和同步的处理类似，不过是换了一个对象来实现，并且函数使用了async await的组合来实现异步操作。
为了实现我的SQLSugar开发框架类似的封装模式，我们参考SQLSugar开发框架中基类CRUD的定义方式来实现多种接口的封装处理。
参照上面的实现方式，我们来看看Python中使用泛型的处理封装类的代码。
ModelType = TypeVar("ModelType", bound=Base)
PrimaryKeyType = TypeVar("PrimaryKeyType", int, str, float)# 限定主键的类型
PageDtoType = TypeVar("PageDtoType", bound=BaseModel)
DtoType = TypeVar("DtoType", bound=BaseModel)
class BaseCrud(Generic):
"""
基础CRUD操作类
"""
def __init__(self, model: Type):
"""
数据库访问操作的基类对象(CRUD).
**Parameters**
* `model`: A SQLAlchemy model class
"""
self.model = model这样，我们就可以通过泛型定义不同的类型，以及相关的处理类的信息。
该基类函数中，异步定义get_all的返回所有的数据接口如下所示。
async def get_all(
self, sorting: Optional, db: AsyncSession
) -> List | None:
"""根据ID字符串列表获取对象列表
:param sorting: 格式：name asc 或 name asc,age desc
"""
query = select(self.model)
if sorting:
query = self.apply_sorting(query, sorting)
result = await db.execute(query)
items = result.scalars().all()
return items而对应获得单个对象的操作函数，如下所示。
async def get(self, id: PrimaryKeyType, db: AsyncSession) -> Optional:
"""根据主键获取一个对象"""
query = select(self.model).filter(self.model.id == id)
result = await db.execute(query)
item = result.scalars().first()
return item而创建对象的操作函数，如下所示。
async def create(self, obj_in: DtoType, db: AsyncSession, **kwargs) -> bool:
"""创建对象,使用 kwargs 时可以扩展创建对象时的字段。
:param obj_in: 对象输入数据
:param kwargs: 扩展字段,如格式: is_deleted=0, is_active=1
"""
try:
if kwargs:
instance = self.model(**obj_in.model_dump(), **kwargs)
else:
instance = self.model(**obj_in.model_dump())# type: ignore
db.add(instance)
await db.commit()
return True
except SQLAlchemyError as e:
print(e)
await db.rollback()
return False这个异步函数 create 旨在通过 SQLAlchemy 在数据库中创建一个对象，同时允许通过 kwargs 参数动态扩展创建对象时的字段。
[*]async def: 表明这是一个异步函数，可以与 await 一起使用。
[*]self: 这是一个类的方法，因此 self 引用类的实例。
[*]obj_in: DtoType: obj_in 是一个数据传输对象（DTO），它包含了需要插入到数据库中的数据。DtoType 是一个泛型类型，用于表示 DTO 对象。
[*]db: AsyncSession: db 是一个 SQLAlchemy 的异步会话（AsyncSession），用于与数据库进行交互。
[*]**kwargs: 接受任意数量的关键字参数，允许在对象创建时动态传入额外的字段。
[*]obj_in.model_dump(): 假设 obj_in 是一个 Pydantic 模型或类似结构，它可以通过 model_dump() 方法转换为字典格式，用于创建 SQLAlchemy 模型实例。
[*]self.model(**obj_in.model_dump(), **kwargs): 使用 obj_in 中的字段以及通过 kwargs 传入的扩展字段来实例化 SQLAlchemy 模型对象。如果 kwargs 非空，它们会被解包并作为额外的字段传入模型构造函数。
[*]db.add(instance): 将新创建的对象添加到当前的数据库会话中。
[*]await db.commit(): 提交事务，将新对象保存到数据库。
[*]SQLAlchemyError: 捕获所有 SQLAlchemy 相关的错误。
[*]await db.rollback(): 在发生异常时，回滚事务，以防止不完整或错误的数据被提交。
通过上面的封装，我们可以测试调用的处理例子
from crud.customer import customer as customer_crud
from models.customer import Customer
from pydantic import BaseModel
from schemas.customer import CustomerDto, CustomerPageDto
async def test_list_customer():
async with get_db() as db:
print("get_list")
totalCount, items = await customer_crud.get_list(
CustomerPageDto(skipCount=0, maxResultCount=10, name="test"),
db,
)
print(totalCount, items)
for customer in customers:
print(customer.name, customer.age)
print("get_by_name")
name = "test"
customer = await customer_crud.get_by_name(
name,
db,
)
if customer:
print(customer.name, customer.age)
else:
print(f"{name} not found")
print("soft delete")
result = await customer_crud.delete_byid(customer.id, db, is_deleted=1)
print("操作结果：", result)
print("soft delete_byids")
result = await customer_crud.delete_byids(
["11122", "2C5F8672-2AA7-4B14-85AD-DF56F5BF7F1F"], db, is_deleted=1
)
print(f"Soft delete successful: {result}")
print("update_by_column")
result = await customer_crud.update_by_column(
"id", customer.id, {"age": 30}, db
)
print("操作结果：", result)
await db.close()同步和异步处理的差异：
[*]同步操作 适用于传统的阻塞式应用场景，比如命令行工具或简单的脚本。
[*]异步操作 更适合异步框架如 FastAPI，可以提高高并发场景下的性能。
通过封装数据库操作，可以让代码更具复用性和可维护性，支持不同类型的操作场景。
来源:https://www.cnblogs.com/wuhuacong/p/18373356
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