一文搞懂表關係和ORM

什麼是表關係

我們在存儲數據的時候，往往需要分成幾張表來存儲，因爲如果只用一張表的話會導致大量的數據冗餘，表的結構會很複雜且混亂，同時不便於我們的修改。
那麼分表過後我們如何將兩張表聯繫起來呢？這時候就需要建立表和表直接的關係，也就是所謂的表關係。
如何在物理上實現表的關聯
答案是使用外鍵約束

表關係的分類

表關係一般有一下幾種：

• 一對一：通過外鍵+對外鍵字段唯一約束
• 一對多：通過外鍵
• 多對多：通過建立第三張表，表中兩個字段分別外鍵關聯兩張表的主鍵

什麼是級聯

雖然我們將兩張表建立了聯繫，但是當我們修改主表後，必須得去修改從表來使得數據對應，而想要刪除主表中的一行，必須先去刪除從表中對應的那一行，這無疑是很不方便的，那麼這時候就需要用到級聯。

1. 級聯更新
   主表更新時，從表同步更新
2. 級聯刪除
   主表刪除時，從表同步刪除

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Mysql實現級聯

下面我們將創建一個學生表和學生詳情表，它們一一對應，並實現級聯刪除和級聯更新。

創建數據庫

create database school;
use school;

創建學生表

create table student(s_id int primary key auto_increment,s_name varchar(5) not null);

創建學生詳情表
最後指定：
on update cascade 級聯更新
on delete cascade 級聯刪除

create table details(id int primary key auto_increment,s_id int unique,sex enum("male","female"),age int,foreign key(s_id) references student(s_id) on update cascade on delete cascade);

創建好表之後我們就來進行測試

插入數據

#學生數據
 insert into student value(null,"bob");
#學生詳情數據
insert into details value(null,1,"male",20);

查看學生表

select * from student;

查看學生詳情表

select * from details;

修改學生s_id，然後再查看學生詳情表

update student set s_id=5 where s_id=1;
select * from details;

可以看到修改了主表後從表的數據也自動修改了，這就是級聯更新。
刪除學生，然後查看學生詳情表

delete from student where s_id=5;
 select * from details;

主表刪除後從表對應的行也跟着刪除了，這就是級聯刪除。
使用了級聯後，我們的操作只需要聚焦到主表上，而不必過多關注從表。這極大地方便了我們的操作。

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SQLAlchemy

可能有些朋友還是覺得表關係繞來繞去的有點複雜，而且在使用的時候數據庫的表是一個二維表，它包含多行多列，可以用一個二維列表來表示一個表，但是用列表表示一行記錄很難看出表的結構，那麼如果把一張表用一個類來表示，就可以很容易得看出表的結構。
而怎麼做到這個映射呢？
大名鼎鼎的ORM（Object-Relational Mapping）技術應運而生。
ORM把關係數據庫的表結構映射到一個對象上。
在Python中，最著名的ORM框架就是SQLAlchemy了。
接下來看看SQLAlchemy的使用吧。
環境準備

pip install pymysql -i "https://pypi.doubanio.com/simple/"

pip install mysql-connector-python -i "https://pypi.doubanio.com/simple/"

pip install SQLalchemy -i "https://pypi.doubanio.com/simple/"

首先我們創建一個新的數據庫用於測試

create database test;

connect_sql.py：該文件會創建一個session對象，我們後續操作數據庫就需要使用到session，該文件作爲導入使用，不需要運行

# @File    : connect_sql.py
from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
HOSTNAME = '127.0.0.1'  #填寫主機IP
PORT = '3306' 			#填寫端口號
DATABASE = 'test' 	#填寫所要連接數據庫名（已存在的數據庫）
USERNAME = ''		#用戶名
PASSWORD = ''		#密碼
db_info = 'mysql+mysqlconnector://{}:{}@{}/{}?charset=utf8mb4'.format(
    USERNAME,
    PASSWORD,
    HOSTNAME,
    DATABASE
)
engine = create_engine(db_info)
Base = declarative_base(engine)
Session = sessionmaker(engine)
session = Session()

接下來我們會創建
一個學院表（d_id,d_name）
一個學生表（id,s_name,d_id）
一個學生詳情表（id,s_id,sex,age）
一個課程表（c_id,c_name）
一箇中間表（student_id,course_id）
一個學生只會有一個詳情，它們是一對一關係。
一個學院有很多學生，每個學生只能是一個學院的，它們是一對多關係。
一個學生可以報名多個課程，一個課程也可以有多個學生，它們是多對多關係。
一箇中間表用來映射學生課程的多對多關係。
table_rela.py：該文件運行會創建表，並構建表關係，後續作爲導入使用

# @File    : table_rela.py
from connect_sql import Base
from sqlalchemy.orm import relationship
from sqlalchemy import Column, Integer, String, Enum, ForeignKey, Table

""""
ForeignKey("student.id",ondelete="RESTRICT") 
ondelete可選參數：
RESTRICT(默認就是這種。當父表數據被刪除，從表會拒絕刪除)
CASCADE (父表數據刪除、從表數據也會跟着刪除)
SET NULL (父表數據刪除，從表外鍵字段設爲NULL)
"""

"""
details = relationship("Details",backref="student",cascade="save-update, merge, delete")
none：在保存，刪除或修改當前對象時，不對其附屬對象（關聯對象）進行級聯操作。它是默認值。
save-update：在保存，更新當前對象時，級聯保存，更新附屬對象(臨時對象，遊離對象)。
delete：在刪除當前對象時，級聯刪除附屬對象。
all：所有情況下均進行級聯操作，即包含save-update和delete等等操作。
delete-orphan：刪除此對象的同時刪除與當前對象解除關係的孤兒對象(僅僅使用於一對多關聯關係中)
"""
class Department(Base):
    __tablename__ = "department"
    d_id = Column(Integer,primary_key=True,autoincrement=True)
    d_name = Column(String(20),nullable=False,index=True)
    student = relationship("Student",backref="department") #建立ORM關係
    def __repr__(self):
        return "d_id:{}\nd_name:{}".format(self.d_id,self.d_name)

#中間表
stu_and_cou = Table("stu_and_cou",Base.metadata,
    Column("student_id",Integer,ForeignKey("student.id")),
    Column("course_id",Integer,ForeignKey("course.c_id")),
)

class Student(Base):    #提交到數據庫
    __tablename__ = 'student'  #表格名字
    id = Column(Integer, primary_key=True, autoincrement=True, unique=True)
    s_name = Column(String(20), nullable=False,index=True)
    d_id = Column(Integer,ForeignKey("department.d_id",ondelete="SET NULL"))
    details = relationship("Details",backref="student",cascade="save-update,merge,delete")
    course = relationship("Course",secondary=stu_and_cou)
    def __repr__(self):
        return "id:{}\nname:{}\nd_id:{}".format(self.id,self.s_name,self.d_id)
        
class Details(Base):
    __tablename__ = 'details'  # 表格名字
    id = Column(Integer,primary_key=True,autoincrement=True)
    s_id = Column(Integer,ForeignKey("student.id",onupdate="CASCADE"),unique=True,nullable=False)
    sex = Column(Enum("男","女"))
    age = Column(Integer)
    def __repr__(self):
        return "id:{}\ns_id:{}\nsex:{}\nage:{}".format(self.id,self.s_id,self.sex,self.age)

class Course(Base):
    __tablename__ = "course"
    c_id = Column(Integer,primary_key=True,autoincrement=True)
    c_name = Column(String(20),nullable=False,index=True)
    student = relationship("Student",secondary=stu_and_cou)
    def __repr__(self):
        return "c_id:{},c_name:{}".format(self.c_id,self.c_name)

if __name__ == '__main__':
    #創建表
    Base.metadata.create_all()

運行後test數據庫下出現了五張表

下面我們通過session對數據庫進行操作
operator_sql.py
導入表和session對象

from connect_sql import session
from table_rela import Student,Department,Course,Details

一個學校首先得有學院和課程，下面我們來添加學院和課程

d1=Department(d_name="英語學院")
d2=Department(d_name="軟件學院")
d3=Department(d_name="漢語學院")
c1=Course(c_name="專業英語")
c2=Course(c_name="英美文化")
c3=Course(c_name="c++程序設計")
c4=Course(c_name="linux基礎")
c5=Course(c_name="文言文基礎")
c6=Course(c_name="詩詞鑑賞")
session.add_all([d1,d2,d3,c1,c2,c3,c4,c5,c6])
session.commit()

這時候一位學生考上了這所學校~
這是一位名字叫張三的男生，19歲，他選擇了英語學院，同時報名了英美文化和專業英語課程。

# 一次全部添加
s=Student(s_name="張三")
s.details.append(Details(age=19,sex="男"))
c1=session.query(Course).get(1)
c2=session.query(Course).get(2)
s.course.extend([c1,c2])
d=session.query(Department).filter_by(d_name="英語學院").first()
d.student.append(s)
session.add(s)
session.commit()

然後一位叫李四的20歲女生也考上了學校，但是她還沒有想好報名哪個學院哪個課程。

# 添加一個學生，包含詳情信息
s = Student(s_name="李四")
d = Details(age=20,sex="女")
s.details.append(d)
session.add(s)
session.commit()

然後她也選擇了英語學院，報名了專業英語

#添加學院
s = session.query(Student).filter_by(s_name="李四").first()
d = session.query(Department).filter_by(d_name="英語學院").first()
d.student.append(s)
# 添加課程
c = session.query(Course).filter_by(c_name="專業英語").first()
s.course.append(c) #或者 c.student.append(s)
session.commit()

一位21歲的名叫王五的男生，加入了漢語學院，並報名了詩詞鑑賞。

s=Student(s_name="王五")
s.details.append(Details(age=21,sex="男"))
c=session.query(Course).filter_by(c_name="詩詞鑑賞").first()
s.course.append(c)
d=session.query(Department).filter_by(d_name="漢語學院").first()
d.student.append(s)
session.add(s)
session.commit()

但是過了不久，詩詞鑑賞這門課程被學校刪除了，那麼王五自然就沒有選擇的課程了。

c=session.query(Course).filter_by(c_name="詩詞鑑賞").first()
session.delete(c)
session.commit()

可以看到刪除課程後中間表中的內容同步修改了。
然後王五又報名了文言文基礎

s = session.query(Student).filter_by(s_name="王五").first()
c = session.query(Course).filter_by(c_name="文言文基礎").first()
c.student.append(s)
session.commit()

但是王五因爲犯了大過，被學校退學了~

s = session.query(Student).filter_by(s_name="王五").first()
session.delete(s)
session.commit()

可以看到實現了級聯刪除，王五一旦退學，他的詳情信息和報名課程信息也會級聯刪除。
這時候呢，英語學院也被刪除了，那麼張三和李四的學院id就會設置爲NULL

d = session.query(Department).get(1)
session.delete(d)
session.commit()

日子還在繼續，張三和李四轉到了新的學院，也有很多同學進入了學校，他們一起幸福快樂地學習着~~

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什麼？你還想知道他們在一起了沒？
這是姐弟戀啊！
雖然也挺好的（小聲嘀咕…）
他們的幸福生活就由你們自己腦補吧~