1. 实验内容

数据库的使用对于可交互的Web应用程序是极其重要的，本节我们主要学习如何与各种主要数据库进行连接和使用，以及ORM的使用

2. 实验要点

• 掌握Flask对于各种主要数据库的连接方法
• 掌握ORM的使用规则

3.实验环境

• Centos 7.9

4. 工作目录

本实验的工作目录为： /experiment

Flask数据库教程

在本教程中，我们可以讨论比较的数据库之间的区别。此外，我们讨论了Flask-MongoEngine，Flask-SQLAlchemy和Flask MongoAlchemy。这两个ORM（即对象关系映射器）非常流行。

底层的ORM将对象（数据库模型）透明地转换为数据库命令或SQL语句。

下面列出了使用ORM的好处：

1. 开发人员可以使用对象而不是表和SQL。
2. 使用迁移来跟踪数据库更新。
3. 它减少了开发成本和时间。
4. 它克服了特定于数据库的SQL差异。

使用ORM后，程序员不必编写复杂的SQL查询和命令即可执行基本SQL命令。

启动数据库

打开配置文件，注意以下提到的值。Flask-Appbuilder通过这些值获取连接字符串上的数据库详细信息。

MONGODB_SETTINGS = {
        'DB': 'mydb'
}

ORM的数据库管理的所有低级功能都包装在Flask Click命令下，我们可以在命令行上使用flask fab –help看到这些命令。

(venv) [root@bogon exampleApp]# flask fab –help
Usage: flask fab [OPTIONS] COMMAND [ARGS]...

  FAB flask group commands

Options:
  --help  Show this message and exit.

Commands:
  babel-compile       Babel, Compiles all translations
  babel-extract       Babel, Extracts and updates all messages marked for...
  collect-static      Copies flask-appbuilder static files to your projects...
  create-addon        Create a Skeleton AddOn (needs internet connection to...
  create-admin        Creates an admin user
  create-app          Create a Skeleton application (needs internet...
  create-db           Create all your database objects (SQLAlchemy...
  create-permissions  Creates all permissions and add them to the ADMIN...
  create-user         Create a user
  list-users          List all users on the database
  list-views          List all registered views
  reset-password      Resets a user's password
  security-cleanup    Cleanup unused permissions from views and roles.
  security-converge   Converges security deletes...
  version             Flask-AppBuilder package version
(venv) [root@bogon exampleApp]#

在本节中，我们将学习如何使用ORM而不是使用原始SQL脚本来在Flask中使用数据库。

·MongoDB·是基于关系的非关系数据库。我们已经使用当前的Flask教程示例应用程序对其进行了配置。

使用下面提供的命令在本地计算机上启动MongoDB服务

mongod --dbpath /var/lib/mongodb --logpath /var/log/mongodb/mongod.log --fork

之后输入mongo使用数据库

创建数据库内容

我们讨论了可以与MongoDB和Flask一起使用的两个著名的ORM。

使用数据库设计器，我们创建了两个名为专辑和歌曲的表，并定义了专辑和歌曲之间的一对多关系。下面给出的是描绘它的图像。

现在，让我们创建第一个MongoEngine数据库模型。

在app目录下创建或编辑文件models.py并添加以下代码。

from mongoengine import Document
from mongoengine import DateTimeField, StringField, ReferenceField, ListField, IntField

class Album(Document):
    name = StringField(unique=True, required=True, max_lenth=100)

def __str__(self):
    return self.name

class Song(Document):
    title = StringField(max_lenth=200, required=True, unique=True)
    rating = IntField(default=0, max_lenth=1)  # 1 to 9
    album = ReferenceField(Album)

    def __str__(self):
        return self.title

我们已经创建了两个名为Album和Song的MongoEngine模型。这些模型对应于MongoDB中的相应文档。

Album具有一个字符串类型的字段，并具有一些约束。

• Album名称是唯一的。
• Album名称不能为空。
• Album名称最多可以包含一百个字符。

类似地，文档Song具有标题，评级字段和指向另一个文档Album的引用字段。保存该文件并使用这两个模型创建数据。转到项目的根目录，并使用flask shell命令访问Python shell中的flask应用程序(注意：要在项目文件夹下执行命令)。

使用以下语句访问MongoEngine模型并创建示例数据，如下所示。

flask shell
>>> from app.models import Album, Song
>>> album1 = Album(name="Album1")
>>> album1.save()
>>> song1 = Song(title="Song1", rating=9, album=album1)
>>> song1.save()

现在，让我们使用Mongo客户端访问数据库，并查看是否由于上述语句而保存了数据。在上面的代码中，我们首先导入Album和Song，然后使用所需的参数值创建它们的对象。

这里的参数是模型中定义的字段名称，我们将数据作为这些参数的值来提及。一旦对象创建成功，我们将在各个对象上调用save方法将文档保存在数据库中。

使用mongo命令访问MongoDB。使用mongo客户端连接到服务器后，请使用以下命令。

show dbs

use mydb
show collections

db.album.findOne()

db.song.findOne()

如果您使用过Django，那么您将意识到MongoEngine的工作原理与Django的内置ORM非常相似。在上一个输出中，当我们查询Song时，请注意Album字段中另一个文档的引用。

现在，让我们创建另一个Album，并对现有的Song文档进行更新。

from app.models import Album, Song
album2 = Album(name='Album2')
album2.save()
songs_q = Song.objects(title='Song1')  # query the database
songs_q.count()
song1 = songs_q[0]
song1.album = album2  # update the album field
song1.save()

我们导入两个模型，即Album和Song。然后创建一个名为album2的新文档。在数据库中查询Song使用其标题获取Song。然后，我们使用查询结果的数组索引访问该对象，使用赋值运算符进行更新，并保存更新后的文档。

现在，让我们再次使用Mongo客户端来检查存储的集合。

db.album.find().pretty()

db.song.find().pretty()

在上述的第二个查询的输出中，请注意Song1文档的更新Album

现在，让我们删除Album和Song集合中的文档。使用下面的代码删除记录。在Flask shell使用下面提到的命令删除文档并确认删除。

song1.delete()
songs_q = Song.objects(title ='Song1')
songs_q.count()

我们在song1上使用delete方法从Song集中删除文档。我们可以使用Flask Shell执行所有基本的CRUD操作。

视图化数据库内容

此外，我们可以使用flask_appbuilder的ModelView类将数据库模型显示为视图。

创建基于模型的视图，如下面的代码所示，加入到views.py文件中。

from app.models import Album, Song
from flask_appbuilder.models.mongoengine.interface import MongoEngineInterface

class SongsView(ModelView):
    datamodel = MongoEngineInterface(Song)

class AlbumView(ModelView):
    datamodel = MongoEngineInterface(Album)

我们首先导入数据库模型，以及ModelView和MongoEngineInterface。然后，我们将ModelView子类化，并将特定的MongoEngineInterface实例分配给视图的数据模型属性。

现在，让我们使用以下菜单在同一类别下添加SongsView和AlbumView。

appbuilder.add_view(AlbumView, "Album View", category="Model Views")
appbuilder.add_view(SongsView, "Song View", category="Model Views")

要访问应用程序上的那些视图，请访问IP:8080/，使用管理员凭据登录到应用程序，然后执行以下步骤以了解基于默认数据库模型的视图。

与上述步骤相似，您可以使用这些视图执行所有CRUD操作。因此，让我们使用“Song查看”子菜单创建一首歌曲，如下图所示。请注意，如何在下拉列表中显示相关数据库模型的参考字段。尝试创建更多Album和Song。

您可以使用MongoAlchemy进一步探索相同的概念。另一个易于使用的，类似的ORM，用于使用Python轻松访问和操作MongoDB数据库。

请在检查https://pythonhosted.org/Flask-MongoAlchemy/ MongoAlchemy的文档。但是，我们建议先通过下面的部分对Flask-SQLAlchemy进行基本的了解。

Flask SQLite or MySQL

Flask Sqlite

在本节中，我们将相同的SQLAlchemy应用程序重新定位为后端引擎。因此我们需要新建一个新的flask-appbuilder项目。Flask可以使用SQLite和MySQL作为后端数据库。我们建议您将SQLAlchemy用作这些关系数据库的ORM(在创建项目的数据库引擎选择SQLAlchemy)。

或通过以下方式修改原程序使用SQLAlchemy

在项目的根目录中打开config.py并删除MongoDB的连接字符串。使用Flask SQLite或Flask MySQL的连接字符串更新config.py。

# The SQLAlchemy connection string.
SQLALCHEMY_DATABASE_URI = "sqlite:///" + os.path.join(basedir, "app.db")
# SQLALCHEMY_DATABASE_URI = 'mysql://myapp@localhost/myapp'

现在打开app / __ init__.py文件注释掉与MongoEngine有关的import，并如下所示导入SQLALCHEMY。

#from flask_appbuilder.security.mongoengine.manager import SecurityManager
from flask_appbuilder import AppBuilder, SQLA
#from flask_mongoengine import MongoEngine

# other lines of code

#db = MongoEngine(app)
db = SQLA(app)

#appbuilder = AppBuilder(app, security_manager_class=SecurityManager)
appbuilder = AppBuilder(app, db.session)

使用以下代码更新models.py并删除与MongoEngine相关的代码。

from flask_appbuilder import Model
from sqlalchemy import Column, Integer, String, ForeignKey
from sqlalchemy.orm import relationship

class Album(Model):
    __tablename__ = 'album'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(100), unique=True)

    def __repr__(self):
        return self.name

class Song(Model):
    __tablename__ = 'song'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    title = Column(String(200), unique=True)
    rating = Column(Integer, unique=True)
    album_id = Column(Integer(), ForeignKey("album.id"))
    album = relationship("Album")

def __repr__(self):
    return self.title

views.py修改为

from flask_appbuilder.models.sqla.interface import SQLAInterface

class SongsView(ModelView):
    datamodel = SQLAInterface(Song)

class AlbumsView(ModelView):
    datamodel = SQLAInterface(Album)

appbuilder.add_view(AlbumsView, "Album View", category="Model View")
appbuilder.add_view(SongsView, "Song View", category="Model View")

在程序根目录输入flask fab create-db创建数据库程序，在根目录会生成一个app.db的数据库文件

成功后我们就替换了原数据库内容，这是我们需要输入flask fab create-admin重新创建账户

修改成功并启动服务器后，我们就能够看到与之前相同的界面

至此，我们的应用程序将像在MongoDB上一样工作。像前面几节一样，使用所有CRUD操作对其进行测试。

Flask迁移

在应用程序的早期开发过程中，对数据库的架构进行了许多更改。对开发时间造成相当大开销的开发人员需要经常进行这些更改。在类似的情况下，Flask-Migrate插件非常有用。

安装Flask-Migrate（安装过程已完成，无需再次操作）

pip install flask-migrate

成功安装后，将添加db子命令。通过使用下面提到的代码，检查是否添加成功。

flask db --help

首先，我们需要创建一个迁移对象，在app / __ init__.py下加入：

from flask_migrate import Migrate
migrate = Migrate(app, db)

之后在根目录输入：

flask db init

与上述命令相似，有些命令可用于创建迁移并使用upgrade命令应用它们。必要时，我们将在后续教程中将这些迁移命令用作工作流的一部分。

常见问题

Q：Flask使用哪个数据库？

A：Flask支持SQLAlchemy支持的所有数据库，SQLAlchemy是Python的数据库工具包，并且是ORM（对象关系映射器）。我们可以从PyPI安装Flask-SQLAlchemy以与SQLAlchemy一起使用。Flask-Alchemy是一个Flask插件，除了安装外，它需要最少的配置。开发人员与Flask-SQLAlchemy一起使用的一些流行数据库是SQLite，PostgreSQL，MySQL等。Flask还具有诸如Flask-MongoEngine，Flask-MongoAlchemy，Flask-CouchDB等插件，以与基于NoSQL文档的数据库（如MongoDB和CouchDB）一起使用。

Q：如何在Flask中创建数据库？

A：在Flask中创建数据库通常取决于相应的Flask插件所遵循的模式。几乎所有插件都基于项目中Flask配置中定义的数据库连接设置来创建数据库。如果不使用插件的话，也可以编写自己的方法在Flask中创建数据库。

import sqlite3
from flask import g # g and current_app object
current_app.config['DATABASE'] = 'MYDB' # Name of the database

def get_db():
    '''A method to get the database connection'''
    if 'db' not in g:
        g.db = sqlite3.connect(
            current_app.config['DATABASE'],
            detect_types=sqlite3.PARSE_DECLTYPES
        )
        g.db.row_factory = sqlite3.Row 

   return g.db
def close_db(e=None):
    '''A method to close the database connection'''
    db = g.pop('db', None)
if db is not None:
        db.close()

Q：如何在Flask中显示数据库中的数据？

A：在Flask中，开发人员使用各种对象关系映射器，也称为ORM。这些ORM通常具有使用查询属性从定义的数据库模型读取数据的API，以访问数据库。使用Flask模板显示存储在Python数据结构中的查询结果。但是，在测试数据库模型时，结果也可以打印在Flask Shell中的控制台上。

实验总结

在本教程中，我们介绍了与使用相同项目布局连接到不同数据库有关的概念。我们摆脱了在代码内部编写原始SQL查询的范例。

以模型形式编写表格的方法使我们更加敏捷。我们还介绍了将数据库信息存储为迁移的概念。迁移进一步增加了我们开发流程的灵活性。

到目前为止，我们已经研究了由Flask应用程序构建器自动生成的原型。在本系列的下一个教程中，我们将进一步采取步骤，并讨论其他Flask样板以及使用Flask BluePrint的概念。