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Flask数据库操作

在现代应用程序中，数据库操作是必不可少的。在本教程中，我们将详细学习关系型数据库与非关系型数据库的基本概念，选择合适的数据库，然后使用 Flask 的扩展工具 Flask-SQLAlchemy 和 Flask-Migrate 来执行 CRUD 操作和数据迁移。你将通过丰富的案例来理解数据库模型的创建和关系建模。

一、数据库基础

1.1 关系型数据库与非关系型数据库

关系型数据库（Relational Database）是指以表格形式存储数据的数据库。它使用结构化查询语言（SQL）来操作数据。常见的关系型数据库有 PostgreSQL、MySQL、SQLite 等。

非关系型数据库（NoSQL Database）使用灵活的数据模型，可以是键值对、文档、图形或列存储。常见的 non-SQL 数据库有 MongoDB、Redis、Cassandra 等。

选择数据库

在本教程中，我们将采用 SQLite 作为开发阶段的数据库，因为它轻量级、易于使用且不需要额外的配置。在生产环境中，你可以考虑使用 PostgreSQL 或 MySQL 等成熟的关系型数据库。

二、Flask-SQLAlchemy

2.1 安装 Flask-SQLAlchemy

首先，确保你已安装 Flask-SQLAlchemy：

pip install Flask-SQLAlchemy

2.2 创建数据库模型

我们将创建一个简单的博客应用，具有用户和文章两个模型。

2.2.1 创建 Flask 应用

首先，创建一个新的 Flask 应用并设置数据库连接：

import os
from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemyapp = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///blog.db'
app.config['SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS'] = False
db = SQLAlchemy(app)

2.2.2 定义模型

接下来，我们将定义用户和文章的模型。每个用户可以有多篇文章，这意味着我们将实现一对多关系。

class User(db.Model):id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)username = db.Column(db.String(80), unique=True, nullable=False)articles = db.relationship('Article', backref='author', lazy=True)class Article(db.Model):id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)title = db.Column(db.String(200), nullable=False)content = db.Column(db.Text, nullable=False)user_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('user.id'), nullable=False)def __repr__(self):return f'<Article {self.title}>'

在这里，我们为 User 模型和 Article 模型创建了表，其中 articles 是与 User 一对多关系的反向引用，user_id 是外键。

2.3 执行 CRUD 操作

现在，我们来看看如何执行 CRUD 操作。

2.3.1 创建（Create）

创建用户和文章，这是一个简单的示例：

@app.route('/create_user/<username>')
def create_user(username):new_user = User(username=username)db.session.add(new_user)db.session.commit()return f'User {username} created!'@app.route('/create_article/<user_id>/<title>/<content>')
def create_article(user_id, title, content):new_article = Article(title=title, content=content, user_id=user_id)db.session.add(new_article)db.session.commit()return f'Article {title} created!'

2.3.2 读取（Read）

读取用户及其文章的信息：

@app.route('/user/<int:user_id>')
def get_user_articles(user_id):user = User.query.get(user_id)if user:articles = user.articlesreturn f'User: {user.username}, Articles: {", ".join([a.title for a in articles])}'return "User not found"

2.3.3 更新（Update）

更新用户或文章的信息：

@app.route('/update_user/<int:user_id>/<new_username>')
def update_user(user_id, new_username):user = User.query.get(user_id)if user:user.username = new_usernamedb.session.commit()return f'User ID {user_id} updated to {new_username}!'return "User not found"

2.3.4 删除（Delete）

删除用户或文章：

@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 f'User ID {user_id} deleted!'return "User not found"

2.4 关系建模（一对多、多对多关系）

我们已经实现了一对多的关系，如果要实现多对多关系，可以创建一个中间表。比如我们可以创建一个 Tag 模型，一个文章可以有多个标签，而一个标签可以应用于多篇文章。

article_tags = db.Table('article_tags',db.Column('article_id', db.Integer, db.ForeignKey('article.id')),db.Column('tag_id', db.Integer, db.ForeignKey('tag.id'))
)class Tag(db.Model):id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(50), unique=True, nullable=False)articles = db.relationship('Article', secondary=article_tags, lazy='subquery',backref=db.backref('tags', lazy=True))

三、迁移工具

3.1 安装 Flask-Migrate

Flask-Migrate 是用于处理数据库迁移的工具，建立在 Alembic 的基础之上。

安装 Flask-Migrate：

pip install Flask-Migrate

3.2 配置 Flask-Migrate

在 Flask 应用中集成 Flask-Migrate：

from flask_migrate import Migratemigrate = Migrate(app, db)

3.3 初始化迁移环境

首先，初始化迁移环境：

flask db init

3.4 创建迁移

如果你已经定义了模型，可以创建迁移文件：

flask db migrate -m "Initial migration."

3.5 应用迁移

应用迁移到数据库：

flask db upgrade

3.6 管理数据库版本

你可以使用以下命令查看当前的数据库版本：

flask db current

如果你更改了模型，需要更新数据库，可以重复执行 flask db migrate 和 flask db upgrade。

四、完整示例

将上述代码整合在一个应用中：

import os
from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
from flask_migrate import Migrateapp = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///blog.db'
app.config['SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS'] = False
db = SQLAlchemy(app)
migrate = Migrate(app, db)class User(db.Model):# 用户模型id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)username = db.Column(db.String(80), unique=True, nullable=False)articles = db.relationship('Article', backref='author', lazy=True)class Article(db.Model):# 文章模型id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)title = db.Column(db.String(200), nullable=False)content = db.Column(db.Text, nullable=False)user_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('user.id'), nullable=False)class Tag(db.Model):# 标签模型id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)name = db.Column(db.String(50), unique=True, nullable=False)articles = db.relationship('Article', secondary=article_tags, lazy='subquery',backref=db.backref('tags', lazy=True))@app.route('/create_user/<username>')
def create_user(username):# 创建用户...@app.route('/create_article/<user_id>/<title>/<content>')
def create_article(user_id, title, content):# 创建文章...# 添加更多的路由和功能if __name__ == '__main__':db.create_all()  # 创建所有表app.run(debug=True)

总结

在本教程中，我们学习了如何使用 Flask-SQLAlchemy 和 Flask-Migrate 进行数据库操作，从基础的模型定义到 CRUD 操作，再到数据库迁移。希望此教程能帮助你更好地理解 Flask 中的数据库操作，为你后续的项目提供帮助。随着你的项目复杂度增加，掌握这些工具和技巧将极大地提升开发效率。