【SQLAlChemy】表之间的关系，外键如何使用？

表之间的关系

数据库表之间的关系分为三种：

一对一关系（One-to-One）：在这种关系中，表A的每一行都与表B的一行关联，反之亦然。例如，每个人都有一个唯一的社保号，每个社保号也只属于一个人。
一对多关系（One-to-Many）：在这种关系中，表A的一行可以与表B的多行关联，但表B的每一行只能与表A的一行关联。例如，一位母亲可以有多个孩子，但每个孩子只能有一个生物学上的母亲。
多对多关系（Many-to-Many）：在这种关系中，表A的一行可以与表B的多行关联，表B的一行也可以与表A的多行关联。例如，一个学生可以选修多门课程，一门课程也可以被多个学生选修。

在数据库中，这些关系通常通过使用外键（Foreign Key）来建立。

外键

外键（Foreign Key）是一种特殊类型的数据库约束，主要用于创建表之间的链接或关系。

外键是在一个表中创建的，它是另一个表的主键（Primary Key）。这个外键用来指向另一个表的主键，从而建立两个表之间的关系。

外键的主要目的是维护数据的引用完整性。这意味着，如果试图在一个表中插入一行，而这行数据的外键值在相关表中不存在，数据库将不允许这个操作。同样，如果试图删除一个表中的行，而这行数据的主键在其他表中作为外键存在，那么数据库也不会允许这个删除操作，除非先删除或更改引用这个主键的所有外键。

例如，假设有两个表，一个是学生表，一个是课程表。每个学生可以注册多个课程，所以在课程表中，可能会有一个列叫做 "student_id"，这个列是学生表的外键。这样，就可以通过学生的 ID 查询他们注册的所有课程，同时也保证了每个课程都有一个注册的学生。

使用 SQLAlchemy 创建外键的步骤：

定义表格：首先，需要定义数据库表格。每个表格对应一个 SQLAlchemy 类，类中的每个属性对应表格中的一个列。
设置外键：在定义表格的过程中，可以使用 ForeignKey 函数来设置外键。ForeignKey 函数的参数是想要链接的表格的列名。例如，如果有一个 Order 表，想让它链接到 Customer 表的 id 列，可以这样写： customer_id = Column(Integer, ForeignKey('customer.id'))。
创建关系：在设置了外键之后，还需要在 SQLAlchemy 类中使用 relationship 函数来创建两个表格之间的关系。例如，可以在 Customer 类中添加如下的代码： orders = relationship("Order", backref="customer")。这段代码表示一个客户可以有多个订单，每个订单都有一个关联的客户。
创建数据库：最后，需要使用 SQLAlchemy 的 create_all 函数来创建数据库。这个函数会根据定义的 SQLAlchemy 类来创建表格，并设置好所有的外键和关系。

实例

实现学生 Student 与 Lesson 之间的关系表的建立。

python 代码：

Base = declarative_base()


# 定义 Student 表
class Student(Base):
    __tablename__ = 'student'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(50), nullable=False)
    age = Column(Integer)

    def __repr__(self):
        return "<Student(name='%s', age='%s')>" % (self.name, self.age)


# 定义 Lesson 表
class Lesson(Base):
    __tablename__ = 'lesson'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(50), nullable=False)
    description = Column(String(100), nullable=False)
    student_id = Column(Integer, ForeignKey('student.id'))

    def __repr__(self):
        return "<Lesson(name='%s', description='%s')>" % (self.name, self.description)


Base.metadata.create_all(engine)

sql语句代码：

create table student
(
    id   int auto_increment
        primary key,
    name varchar(50) not null,
    age  int         null
);

create table lesson
(
    id          int auto_increment
        primary key,
    name        varchar(50)  not null,
    description varchar(100) not null,
    student_id  int          null,
    constraint lesson_ibfk_1
        foreign key (student_id) references student (id)
);

create index student_id
    on lesson (student_id);

表关系图：

测试插入数据：

# 测试插入数据

# Student 数据
stu1 = Student(name='zmz', age=10)
stu2 = Student(name='ypb', age=18)
stu3 = Student(name='gll', age=20)

session.add_all([stu1, stu2, stu3])
session.commit()

# Lesson 数据
l1 = Lesson(name='java', description='this is java', student_id=stu1.id)
l2 = Lesson(name='java', description='this is java', student_id=stu2.id)
l3 = Lesson(name='python', description='this is python', student_id=stu1.id)
session.add_all([l1, l2, l3])
session.commit()

数据库 student 表：

数据库 lesson 表：

外键约束分类

RESTRICT：这是默认选项。当尝试删除父表中的数据时，如果子表中存在与之关联的数据，那么这个删除操作将会被阻止。也就是说，只有当没有任何子表行与父表行关联时，才能删除父表中的行。
NO ACTION：在 MySQL 中，这个选项的行为与 RESTRICT 选项相同。也就是说，如果子表中存在与父表行关联的行，那么尝试删除父表中的行将会被阻止。
CASCADE：这个选项表示级联删除。当你删除父表中的行时，所有在子表中与之关联的行也会被自动删除。这种选项需要谨慎使用，因为它可能会导致大量的数据被删除。
SET NULL：当父表中的行被删除时，这个选项会将子表中所有与之关联的行的外键列设置为 NULL。这意味着，子表中的这些行不再与父表中的任何行关联。注意，为了使用这个选项，子表的外键列必须允许 NULL 值。

修改 lesson 表：

# 定义 Lesson 表
class Lesson(Base):
    __tablename__ = 'lesson'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(50), nullable=False)
    description = Column(String(100), nullable=False)
    student_id = Column(Integer, ForeignKey('student.id', ondelete='CASCADE'), nullable=False)

    def __repr__(self):
        return "<Lesson(name='%s', description='%s')>" % (self.name, self.description)

注意事项

问题：

加入在添加数据时，我们先提交了 student 中的数据,之后在提交了 lesson 中的数据，会造成 lesson 中 student_id 为空。

分析：

在 SQLAlchemy 中，当使用 session.add() 方法时，数据并不会立即被写入数据库，而是被添加到了会话的事务队列中。只有当调用 session.commit() 方法时，才会将这些变更写入数据库。在这之前，新创建的 Student 对象的 id 属性是 None，因为它们还没有被分配数据库中的 id。

在代码中，首先创建了几个 Student 对象，并使用 session.add_all() 添加到会话中，但是在添加 Lesson 对象之前，没有调用 session.commit()。因此，当试图访问 stu1.id 时，它其实是 None，这就是为什么在插入 Lesson 数据时会出现错误。
为了解决这个问题，需要在添加 Lesson 对象之前，先提交 Student 对象。