Python web框架fastapi数据库操作ORM（一）

Fastapi ORM操作

在大型的web开发中，我们肯定会用到数据库操作，那么FastAPI也支持数据库的开发，你可以用 PostgreSQL、MySQL、 SQLite Oracle 等。本文用SQLite为例。我们看下在fastapi是如何操作设计数据库的。
ORM是“对象-关系-映射”的简称。（Object Relational Mapping，简称ORM）
fastapi是一个很优秀的框架，但是缺少一个合适的orm，官方代码里面使用的是sqlalchemy，Tortoise ORM 是受 Django 启发的易于使用的异步 ORM （对象关系映射器）。

Tortoise ORM 目前支持以下[数据库]

• PostgreSQL >= 9.4（使用asyncpg）
• SQLite（使用aiosqlite）
• MySQL/MariaDB

安装tortoise
pip install tortoise

安装数据模型迁移工具
pip install aerich

我用的mysql，因此还需要安装aiomysql包：
pip install aiomysql

aerich的功能类似于django的migrate。

1、创建模型

以选课系统为例：
创建个模型类文件 models.py

#导入tortoise

from tortoise.models import Model
from tortoise import fields


#创建班级类
class Clas(Model):
    name = fields.CharField(max_length=255, description='班级名称')


#创建老师类
class Teacher(Model):
    id = fields.IntField(pk=True)
    name = fields.CharField(max_length=255, description='姓名')
    tno = fields.IntField(description='账号')
    pwd = fields.CharField(max_length=255, description='密码')


#课程表
class Course(Model):
    id = fields.IntField(pk=True)
    name = fields.CharField(max_length=255, description='课程名')
    teacher = fields.ForeignKeyField('models.Teacher', related_name='courses', description='课程讲师')



#创建学生类
class Student(Model):
    id = fields.IntField(pk=True)
    sno = fields.IntField(description='学号')
    #description 在接口文档有个显示
    pwd = fields.CharField(max_length=255, description='密码')
    name = fields.CharField(max_length=255, description='姓名')
    # 一对多，反向查询时使用related_name
    clas = fields.ForeignKeyField('models.Clas', related_name='students')
    # 多对多
    courses = fields.ManyToManyField('models.Course', related_name='students',description='学生选课表')
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2、创建数据库连接配置文件

创建settings.py 配置文件

TORTOISE_ORM = {
    'connections': {
        'default': {
            # 'engine': 'tortoise.backends.asyncpg',  PostgreSQL
            'engine': 'tortoise.backends.mysql',  # MySQL or Mariadb
            'credentials': {
                'host': '10.10.0.52',
                'port': '3306',
                'user': 'root',
                'password': 'Jingxxxxxxxx',
                'database': 'fastapi',
                'minsize': 1,
                'maxsize': 5,
                'charset': 'utf8mb4',
                "echo": True
            }
        },
    },
    'apps': {
        'models': {
            #这个models就是自己配置的models.py位置

            'models': ['models'],
            'default_connection': 'default',

        }
    },
    'use_tz': False,
    'timezone': 'Asia/Shanghai'
}
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3、启动项目

main.py 启动项目

from fastapi import FastAPI  # FastAPI 是一个为你的 API 提供了所有功能的 Python 类。
import uvicorn
from tortoise.contrib.fastapi import register_tortoise

from settings import TORTOISE_ORM


#创建应用程序，app是应用程序名
app = FastAPI()  # 这个实例将是创建你所有 API 的主要交互对象。这个 app 同样在如下命令中被 uvicorn 所引用


# 该方法会在fastapi启动时触发，内部通过传递进去的app对象，监听服务启动和终止事件
# 当检测到启动事件时，会初始化Tortoise对象，如果generate_schemas为True则还会进行数据库迁移
# 当检测到终止事件时，会关闭连接
register_tortoise(
    app,
    #数据库配置信息
    config=TORTOISE_ORM,
    # generate_schemas=True,  # 如果数据库为空，则自动生成对应表单，生产环境不要开
    # add_exception_handlers=True,  # 生产环境不要开，会泄露调试信息
)




if __name__ == '__main__':
    #注意，run的第一个参数 必须是文件名:应用程序名
    uvicorn.run("quickstart:app", port=8080,  reload=True, workers=1)
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启动没报错表示正常连接到了数据库

4、根据模型类创建数据库表

aerich是一种ORM迁移工具，需要结合tortoise异步orm框架使用。安装aerich

1. 初始化配置，只需要使用一次

初始化之前，需要在settings.py中将aerich自带的models也配置上

在中高端执行命令

aerich init -t settings.TORTOISE_ORM # TORTOISE_ORM配置的位置)

初始化完会在当前目录生成一个文件：pyproject.toml和一个文件夹：migrations

• pyproject.toml：保存配置文件路径，低版本可能是aerich.ini
• migrations：存放迁移文件

2. 初始化数据库，一般情况下只用一次

将我们在models.py里面配置的表创建到数据库中
aerich init-db

1. 此时数据库中就有相应的表格
2. 如果TORTOISE_ORM配置文件中的models改了名，则执行这条命令时需要增加--app参数，来指定你修改的名字

查看数据库，数据库中就有了我们在模型类里面配置的表

看下migrations里面的py文件，就是创建表语句

3. 更新模型并进行迁移

我们在创建模型类之后，通常也会修改
修改model类，重新生成迁移文件,比如添加一个字段
我们给course类添加个地址字段

aerich migrate [–name] (标记修改操作) # aerich migrate --name add_column --name是给这次迁移起个名字

不加–name，有个默认的名字
迁移文件名的格式为 {version_num}{datetime}{name|update}.py。

注意，此时sql并没有执行，数据库中course表中没有xxx字段

4. 重新执行迁移，写入数据库

aerich upgrade

此时，就把模型类中新添加爱的字段更新到数据库中了

5. 回到上一个版本

aerich downgrade

再看下数据库，新加的字段又没了，回退了

6. 查看历史迁移记录

aerich history

5、选课系统接口开发

先看看各个表数据
班级表

教师表

课程表

学生表

学生课程表

我们在项目下建个包api，在这个包里面写接口
api/student.py

from fastapi.exceptions import HTTPException

#导入models
from models import *

from pydantic import BaseModel
from typing import List, Union
from fastapi import APIRouter

api_student = APIRouter()

#查看所有学生，注意，tortoise处理数据库要用异步，路径函数前面加async
@api_student.get("/")
async def getAllStudent():
    #注意，与数据库的操作要加await，得到的是列表类型数据，[Student(),Student(),Student()....]
    students = await Student.all()
    print('students',students,type(students))

    return students



#查看某个学生，基于路径参数
@api_student.get("/{student_id}")
async def getOneStudent(student_id:int):
    #注意，与数据库的操作要加await
    student = await Student.all().values("name", "clas__name")


    return student
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在main.py导入api，并做路由分发

from fastapi import FastAPI  # FastAPI 是一个为你的 API 提供了所有功能的 Python 类。
import uvicorn
from tortoise.contrib.fastapi import register_tortoise

from settings import TORTOISE_ORM


#导入api
from api.student import api_student


#创建应用程序，app是应用程序名
app = FastAPI()  # 这个实例将是创建你所有 API 的主要交互对象。这个 app 同样在如下命令中被 uvicorn 所引用


#路由分发
app.include_router(api_student, prefix="/student", tags=["学生信息接口", ])

# 该方法会在fastapi启动时触发，内部通过传递进去的app对象，监听服务启动和终止事件
# 当检测到启动事件时，会初始化Tortoise对象，如果generate_schemas为True则还会进行数据库迁移
# 当检测到终止事件时，会关闭连接
register_tortoise(
    app,
    #数据库配置信息
    config=TORTOISE_ORM,
    # generate_schemas=True,  # 如果数据库为空，则自动生成对应表单，生产环境不要开
    # add_exception_handlers=True,  # 生产环境不要开，会泄露调试信息
)


if __name__ == '__main__':
    #注意，run的第一个参数 必须是文件名:应用程序名
    uvicorn.run("main:app", port=8080,  reload=True, workers=1)
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运行程序

执行查询所有学生

(1)all查询，查询出来的是个list类型数据

循环遍历
#循环打印
for stu in students:
print(stu.name, stu.sno)

(2)过滤查询，查询指定内容filter,得到的依然是list类型数据

student = await Student.filter(name='liuxin')
print(student,type(student))
#得到具体数据
print(student[0].name)
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(3)get方法，直接查询

#get方法
student = await Student.get(name="wangfang")
print(student,type(student))
print(student.name,student.sno)
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此时得到的就是模型类对象，可以直接获取属性值

(4)模糊查询,查询学号大于2001的学生

students = await Student.filter(sno__gt=2001)
print(students)
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得到的也是列表

#查询学号是2001和2002的学生，在某个范围内，用__in
students = await Student.filter(sno__in=[2001,2002])
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(5)values查询

只查出指定字段数据,得到的是列表套字典数据，有几个字典，取决于查询出几条记录
students = await Student.filter(sno__range=[1, 10000]).values(‘name’,‘sno’)
for stu in students:
print(stu)

(6)将数据库数据显示到web页面

在student.py 这个api文件里面
返回页面模板

#导入模板的包
from fastapi.templating import Jinja2Templates

# 实例化Jinja2对象，并将文件夹路径设置为以templates命名的文件夹
templates = Jinja2Templates(directory="templates")


接口：
@api_student.get("/index")
async def show_student(request:Request):
    students = await Student.all()
    return templates.TemplateResponse(
        'index.html', #第一个参数放模板文件
        {
            'request': request,  # 注意，返回模板响应时，必须有request键值对，且值为Request请求对象
            'students':students

        }, #context上下文对象，是个字典
    )
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创建templates文件夹下的index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>学生信息</title>
</head>
<body>

<p>学生信息页面</p>

<ul>
  {% for stu in students %}
  <li>姓名: {{stu.name}} 学号: {{stu.sno}}</li>
  {% endfor%}
</ul>

</body>
</html>
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启动程序，访问

浏览器访问

当然，也可以借助bootstrap让页面更好看

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>学生信息</title>
    <link href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/bootstrap@5.3.0-alpha1/dist/css/bootstrap.min.css" rel="stylesheet"
          integrity="sha384-GLhlTQ8iRABdZLl6O3oVMWSktQOp6b7In1Zl3/Jr59b6EGGoI1aFkw7cmDA6j6gD" crossorigin="anonymous">
</head>
<body>


<div class="col-md-8 offset-md-2">
    <h2>学生信息</h2>
    <table class="table table-hover table-striped">
    <thead>
    <tr>
        <td>姓名</td>
        <td>学号</td>
        <td>班级</td>
    </tr>
    </thead>
    <tbody>

    {% for student in students%}
    <tr>
        <td>{{student.name}}</td>
        <td>{{student.sno}}</td>
        <td>{{student.clas_id}}</td>
    </tr>
    {%endfor%}

    </tbody>
</table>
</div>



</body>
</html>
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