在Python的Django框架上部署ORM库的教程

Python ORM 概览

作为一个美妙的语言，Python 除了 SQLAlchemy外还有很多ORM库。在这篇文章里，我们将来看看几个流行的可选ORM库，以此更好地窥探到Python ORM 境况。通过写一段脚本来读写2个表 ，person 和 address 到一个简单的数据库，我们能更好地理解每个ORM库的优缺点。

SQLObject

SQLObject 是一个介于SQL数据库和Python之间映射对象的Python ORM。得益于其类似于Ruby on Rails的ActiveRecord模式，在编程社区变得越来越流行。首个 SQLObject在2002年十月发布。它遵循LGPL许可。

在 SQLObject 中，数据库概念是通过与 SLQAlchemy 非常类似的的一种方式映射到Python的，表映射成类，行作为实例而字段作为属性。它同时提供一种基于Python对象的查询语言，这使得SQL更加抽象， 从而为应用提供了数据库不可知性（译注:应用和数据库分离）

$ pip install sqlobject
Downloading/unpacking sqlobject
Downloading SQLObject-1.5.1.tar.gz (276kB): 276kB downloaded
Running setup.py egg_info for package sqlobject

warning: no files found matching '*.html'
warning: no files found matching '*.css'
warning: no files found matching 'docs/*.html'
warning: no files found matching '*.py' under directory 'tests'
Requirement already satisfied (use --upgrade to upgrade): FormEncode>=1.1.1 in /Users/xiaonuogantan/python2-workspace/lib/python2.7/site-packages (from sqlobject)
Installing collected packages: sqlobject
Running setup.py install for sqlobject
changing mode of build/scripts-2.7/sqlobject-admin from 644 to 755
changing mode of build/scripts-2.7/sqlobject-convertOldURI from 644 to 755

warning: no files found matching '*.html'
warning: no files found matching '*.css'
warning: no files found matching 'docs/*.html'
warning: no files found matching '*.py' under directory 'tests'
changing mode of /Users/xiaonuogantan/python2-workspace/bin/sqlobject-admin to 755
changing mode of /Users/xiaonuogantan/python2-workspace/bin/sqlobject-convertOldURI to 755
Successfully installed sqlobject
Cleaning up...

>>> from sqlobject import StringCol, SQLObject, ForeignKey, sqlhub, connectionForURI
>>> sqlhub.processConnection = connectionForURI('sqlite:/:memory:')
>>>
>>> class Person(SQLObject):
... name = StringCol()
...
>>> class Address(SQLObject):
... address = StringCol()
... person = ForeignKey('Person')
...
>>> Person.createTable()
[]
>>> Address.createTable()
[]

上面的代码创建了2个简单的表：person 和 address 。为了创建和插入记录到这2个表，我们简单实例化一个person 实例和 一个 address 实例：

>>> p = Person(name='person')
>>> a = Address(address='address', person=p)
>>> p

>>> a

<address>

为了获得或检索新记录， 我们用神奇的 q 对象关联到 Person 和 Address 类：

>>> persons = Person.select(Person.q.name == 'person')
>>> persons

>>> list(persons)
[]
>>> p1 = persons[0]
>>> p1 == p
True
>>> addresses = Address.select(Address.q.person == p1)
>>> addresses

>>> list(addresses)
[

<address>]
>>> a1 = addresses[0]
>>> a1 == a
True

Storm

Storm是一个介于 单个或多个数据库与Python之间 映射对象的 Python ORM 。为了支持动态存储和取回对象信息，它允许开发者构建跨数据表的复杂查询。它由Ubuntu背后的公司 Canonical公司用Python开发的，用在 Launchpad和 Landscape 应用中，后来在2007年作为自由软件发布。这个项目在LGPL许可下发布，代码贡献者必须受让版权给Canonical公司。

像 SQLAlchemy 和 SQLObject 那样， Storm 也映射表到类，行到实例和字段到属性。相对另外2个库， Stom中 table class 不需要是框架特定基类 的子类 。在 SQLAlchemy中，每个 table class 是 sqlalchemy.ext.declarative.declarative_bas 的一个子类。 而在SQLOjbect中，每个table class是 的 sqlobject.SQLObject 的子类。

类似于 SQLAlchemy, Storm 的 Store 对象对于后端数据库就像一个代理人， 所有的操作缓存在内存，一当提交方法在store上被调用就提交到数据库。每个 store 持有自己的Python数据库对象映射集合，就像一个 SQLAlchemy session 持有不同的 Python对象集合。

指定版本的 Storm 可以从 下载页面 下载。在这篇文章里，示例代码是使用 0.20 版本的Storm写的。

>>> from storm.locals import Int, Reference, Unicode, create_database, Store
>>>
>>>
>>> db = create_database('sqlite:')
>>> store = Store(db)
>>>
>>>
>>> class Person(object):
... __storm_table__ = 'person'
... id = Int(primary=True)
... name = Unicode()
...
>>>
>>> class Address(object):
... __storm_table__ = 'address'
... id = Int(primary=True)
... address = Unicode()
... person_id = Int()
... person = Reference(person_id, Person.id)
...

上面的代码创建了一个 sqlite 内存数据库，然后用 store 来引用该数据库对象。一个Storm store 类似 SQLAlchemy的 DBSession对象，都管理 附属于其的实例对象 的生命周期。例如，下面的代码创建了一个 person 和 一个 address， 然后通过刷新 store 都插入记录。

>>> store.execute("CREATE TABLE person "
... "(id INTEGER PRIMARY KEY, name VARCHAR)")

>>> store.execute("CREATE TABLE address "
... "(id INTEGER PRIMARY KEY, address VARCHAR, person_id INTEGER, "
... " FOREIGN KEY(person_id) REFERENCES person(id))")

>>> person = Person()
>>> person.name = u'person'
>>> print person

>>> print "%r, %r" % (person.id, person.name)
None, u'person' # Notice that person.id is None since the Person instance is not attached to a valid database store yet.
>>> store.add(person)

>>> print "%r, %r" % (person.id, person.name)
None, u'person' # Since the store hasn't flushed the Person instance into the sqlite database yet, person.id is still None.
>>> store.flush()
>>> print "%r, %r" % (person.id, person.name)
1, u'person' # Now the store has flushed the Person instance, we got an id value for person.
>>> address = Address()
>>> address.person = person
>>> address.address = 'address'
>>> print "%r, %r, %r" % (address.id, address.person, address.address)
None, , 'address'
>>> address.person == person
True
>>> store.add(address)

>>> store.flush()
>>> print "%r, %r, %r" % (address.id, address.person, address.address)
1, , 'address'

为了获得或检索已插的 Person 和 Address 对象, 我们调用 store.find() 来查询：

>>> person = store.find(Person, Person.name == u'person').one()
>>> print "%r, %r" % (person.id, person.name)
1, u'person'
>>> store.find(Address, Address.person == person).one()

>>> address = store.find(Address, Address.person == person).one()
>>> print "%r, %r" % (address.id, address.address)
1, u'address'

Django 的 ORM

Django 是一个免费开源的紧嵌ORM到其系统的web应用框架。在它首次发布后，得益于其易用为Web而备的特点，Django越来越流行。它在2005年七月在BSD许可下发布。因为Django的ORM 是紧嵌到web框架的，所以就算可以也不推荐，在一个独立的非Django的Python项目中使用它的ORM。

Django，一个最流行的Python web框架， 有它独有的 ORM。 相比 SQLAlchemy， Django 的 ORM 更吻合于直接操作SQL对象，操作暴露了简单直接映射数据表和Python类的SQL对象 。

$ django-admin.py startproject demo
$ cd demo
$ python manage.py syncdb
Creating tables ...
Creating table django_admin_log
Creating table auth_permission
Creating table auth_group_permissions
Creating table auth_group
Creating table auth_user_groups
Creating table auth_user_user_permissions
Creating table auth_user
Creating table django_content_type
Creating table django_session

You just installed Django's auth system, which means you don't have any superusers defined.
Would you like to create one now? (yes/no): no
Installing custom SQL ...
Installing indexes ...
Installed 0 object(s) from 0 fixture(s)
$ python manage.py shell

因为我们在没有先建立一个项目时不能够执行Django代码，所以我们在前面的shell创建一个Django demo 项目，然后进入Django shell来测试我们写的 ORM 例子。

# demo/models.py
>>> from django.db import models
>>>
>>>
>>> class Person(models.Model):
... name = models.TextField()
... class Meta:
... app_label = 'demo'
...
>>>
>>> class Address(models.Model):
... address = models.TextField()
... person = models.ForeignKey(Person)
... class Meta:
... app_label = 'demo'
...

上面的代码声明了2个Python 类，Person 和 Address，每一个都映射到数据库表。在执行任意数据库操作代码之前，我们需要先在本地的sqlite数据库创建表。

python manage.py syncdb
Creating tables ...
Creating table demo_person
Creating table demo_address
Installing custom SQL ...
Installing indexes ...
Installed 0 object(s) from 0 fixture(s)

为了插入一个 person 和一个 address 到数据库，我们实例化相应对象并调用这些对象的save() 方法。

>>> from demo.models import Person, Address
>>> p = Person(name='person')
>>> p.save()
>>> print "%r, %r" % (p.id, p.name)
1, 'person'
>>> a = Address(person=p, address='address')
>>> a.save()
>>> print "%r, %r" % (a.id, a.address)
1, 'address'

为了获得或检索 person 和 address 对象， 我们用model类神奇的对象属性从数据库取得对象。

>>> persons = Person.objects.filter(name='person')
>>> persons
[]
>>> p = persons[0]
>>> print "%r, %r" % (p.id, p.name)
1, u'person'
>>> addresses = Address.objects.filter(person=p)
>>> addresses
[

<address>]
>>> a = addresses[0]
>>> print "%r, %r" % (a.id, a.address)
1, u'address'

peewee

peewee 是一个小的，表达式的 ORM。相比其他的 ORM，peewee 主要专注于极简主义，其API简单，并且其库容易使用和理解。

pip install peewee
Downloading/unpacking peewee
Downloading peewee-2.1.7.tar.gz (1.1MB): 1.1MB downloaded
Running setup.py egg_info for package peewee

Installing collected packages: peewee
Running setup.py install for peewee
changing mode of build/scripts-2.7/pwiz.py from 644 to 755

changing mode of /Users/xiaonuogantan/python2-workspace/bin/pwiz.py to 755
Successfully installed peewee
Cleaning up...

为了创建数据库模型映射，我们实现了一个Person 类 和一个Address类 来映射对应的数据库表。

>>> from peewee import SqliteDatabase, CharField, ForeignKeyField, Model
>>>
>>> db = SqliteDatabase(':memory:')
>>>
>>> class Person(Model):
... name = CharField()
... class Meta:
... database = db
...
>>>
>>> class Address(Model):
... address = CharField()
... person = ForeignKeyField(Person)
... class Meta:
... database = db
...
>>> Person.create_table()
>>> Address.create_table()

为了插入对象到数据库，我们实例化对象并调用了它们的save() 方法。从视图的对象创建这点来看，peewee类似于Django。

>>> p = Person(name='person')
>>> p.save()
>>> a = Address(address='address', person=p)
>>> a.save()

为了从数据库获得或检索对象， 我们select 了类各自的对象。

>>> person = Person.select().where(Person.name == 'person').get()
>>> person

>>> print '%r, %r' % (person.id, person.name)
1, u'person'
>>> address = Address.select().where(Address.person == person).get()
>>> print '%r, %r' % (address.id, address.address)
1, u'address'

SQLAlchemy

SQLAlchemy 是Python编程语言里，一个在MIT许可下发布的开源工具和SQL ORM。它首次发布于2006年二月，由Michael Bayer写的。它提供了 “一个知名企业级的持久化模式的，专为高效率和高性能的数据库访问设计的，改编成一个简单的Python域语言的完整套件”。它采用了数据映射模式（像Java中的Hibernate）而不是Active Record模式（像Ruby on Rails的ORM）。

SQLAlchemy 的工作单元 主要使得 有必要限制所有的数据库操作代码到一个特定的数据库session，在该session中控制每个对象的生命周期 。类似于其他的ORM，我们开始于定义declarative_base()的子类，以映射表到Python类。

>>> from sqlalchemy import Column, String, Integer, ForeignKey
>>> from sqlalchemy.orm import relationship
>>> from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
>>>
>>>
>>> Base = declarative_base()
>>>
>>>
>>> class Person(Base):
... __tablename__ = 'person'
... id = Column(Integer, primary_key=True)
... name = Column(String)
...
>>>
>>> class Address(Base):
... __tablename__ = 'address'
... id = Column(Integer, primary_key=True)
... address = Column(String)
... person_id = Column(Integer, ForeignKey(Person.id))
... person = relationship(Person)
...

在我们写任何数据库代码前，我们需要为数据库session创建一个数据库引擎。

>>> from sqlalchemy import create_engine
>>> engine = create_engine('sqlite:///')

一当我们创建了数据库引擎，可以继续创建一个数据库会话，并为所有之前定义的 Person和Address 类创建数据库表。

>>> from sqlalchemy.orm import sessionmaker
>>> session = sessionmaker()
>>> session.configure(bind=engine)
>>> Base.metadata.create_all(engine)

现在，session 对象对象变成了我们工作单元的构造函数，将和所有后续数据库操作代码和对象关联到一个通过调用它的 __init__() 方法构建的数据库session上。

>>> s = session()
>>> p = Person(name='person')
>>> s.add(p)
>>> a = Address(address='address', person=p)
>>> s.add(a)

为了获得或检索数据库中的对象，我们在数据库session对象上调用 query() 和 filter() 方法。

>>> p = s.query(Person).filter(Person.name == 'person').one()
>>> p

>>> print "%r, %r" % (p.id, p.name)
1, 'person'
>>> a = s.query(Address).filter(Address.person == p).one()
>>> print "%r, %r" % (a.id, a.address)
1, 'address'

请留意到目前为止，我们还没有提交任何对数据库的更改，所以新的person和address对象实际上还没存储在数据库中。 调用 s.commit() 将会提交更改，比如，插入一个新的person和一个新的address到数据库中。

>>> s.commit()
>>> s.close()

Python ORM 之间对比

对于在文章里提到的每一种 Python ORM ，我们来列一下他们的优缺点：
SQLObject

优点：

• 采用了易懂的ActiveRecord 模式
• 一个相对较小的代码库

缺点：

• 方法和类的命名遵循了Java 的小驼峰风格
• 不支持数据库session隔离工作单元

Storm

优点：

• 清爽轻量的API，短学习曲线和长期可维护性
• 不需要特殊的类构造函数，也没有必要的基类

缺点：

• 迫使程序员手工写表格创建的DDL语句，而不是从模型类自动派生
• Storm的贡献者必须把他们的贡献的版权给Canonical公司

Django's ORM

优点：

• 易用，学习曲线短
• 和Django紧密集合，用Django时使用约定俗成的方法去操作数据库

缺点：

• 不好处理复杂的查询，强制开发者回到原生SQL
• 紧密和Django集成，使得在Django环境外很难使用

peewee

优点：

• Django式的API，使其易用
• 轻量实现，很容易和任意web框架集成

缺点：

• 不支持自动化 schema 迁移
• 多对多查询写起来不直观

SQLAlchemy

优点：

• 企业级 API，使得代码有健壮性和适应性
• 灵活的设计，使得能轻松写复杂查询

缺点：

• 工作单元概念不常见
• 重量级 API，导致长学习曲线

总结和提示

相比其他的ORM， SQLAlchemy 意味着，无论你何时写SQLAlchemy代码， 都专注于工作单元的前沿概念 。DB Session 的概念可能最初很难理解和正确使用，但是后来你会欣赏这额外的复杂性，这让意外的时序提交相关的数据库bug减少到0。在SQLAlchemy中处理多数据库是棘手的， 因为每个DB session 都限定了一个数据库连接。但是，这种类型的限制实际上是好事， 因为这样强制你绞尽脑汁去想在多个数据库之间的交互， 从而使得数据库交互代码很容易调试。

在未来的文章中，我们将会完整地披露更高阶的SQLAlchemy用例, 真正领会无限强大的API。