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标题: FastAPI与SQLAlchemy同步数据库集成 [打印本页]

作者: 曂沅仴駦 时间: 2025-4-15 01:56
标题: FastAPI与SQLAlchemy同步数据库集成
title: FastAPI与SQLAlchemy同步数据库集成
date: 2025/04/15 01:27:37
updated: 2025/04/15 01:27:37
author: cmdragon
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FastAPI与SQLAlchemy集成通过ORM框架实现Python类与数据库表的双向转换。SQLAlchemy提供Core层和ORM层，FastAPI选择ORM层以符合Pythonic风格。声明式模型通过declarative_base()创建基类，界说数据库结构。数据库引擎通过毗连字符串设置，会话管理机制确保操作生命周期。完整示例展示了用户管理API的实现，包括创建和查询接口。常见问题涉及会话报错和数据验证错误，解决方案包括检查表结构和验证请求格式。高级设置本领包括复合索引优化和事务管理。
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后端开发
FastAPI

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FastAPI
SQLAlchemy
ORM框架
数据库集成
声明式模型
会话管理
Pydantic

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1. FastAPI与SQLAlchemy同步数据库集成基础

1.1 ORM框架焦点原理

ORM（Object-Relational Mapping）相称于数据库世界的翻译官，将Python类对象与数据库表进行双向转换。就像邮局工作职员把信件分拣到不同国家的邮筒，ORM自动将类属性映射为表字段，将对象操作转换为SQL语句。
SQLAlchemy作为Python最强大的ORM工具，提供两种模式：

Core层：SQL表达式语言，直接操作SQL抽象层
ORM层：声明式模型，面向对象方式操作数据库

FastAPI选择ORM层实现数据库集成，因其符合Pythonic编程风格，且能与Pydantic美满配合。
1.2 声明式模型界说

声明式模型就像建筑蓝图，通过类界说形貌数据库结构。我们利用declarative_base()创建基类，所有模型继承这个基类得到映射能力。

# 安装必要库（运行环境要求Python3.7+）
# pip install fastapi sqlalchemy pydantic uvicorn
from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, String, DateTime
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
from datetime import datetime
# 创建基类（相当于所有模型的DNA）
Base = declarative_base()
class User(Base):
__tablename__ = 'users' # 数据库表名
id = Column(Integer, primary_key=True, index=True)
username = Column(String(50), unique=True, nullable=False)
email = Column(String(100), index=True)
created_at = Column(DateTime, default=datetime.utcnow)
def __repr__(self):
return f"<User {self.username}>"

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字段范例映射关系：
Python范例SQL范例说明IntegerINTEGER32位整数String(50)VARCHAR(50)变长字符串，需指定长度DateTimeDATETIME日期时间范例BooleanBOOLEAN布尔值FloatFLOAT浮点数1.3 数据库毗连设置

数据库引擎是ORM与数据库的通信枢纽，毗连字符串格式：dialect+driver://user:password@host:port/dbname

# 创建数据库引擎（同步模式）
DATABASE_URL = "sqlite:///./test.db"
engine = create_engine(
DATABASE_URL,
connect_args={"check_same_thread": False} # 仅SQLite需要
)
# 创建所有表结构（相当于根据蓝图盖房子）
Base.metadata.create_all(bind=engine)

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1.4 会话管理机制

数据库会话（Session）是工作单位模式的焦点，管理所有数据库操作的生命周期。就像银行柜台办理业务，所有操作在窗口打开时开始，关闭时统一提交。

from sqlalchemy.orm import sessionmaker
# 创建会话工厂（相当于银行窗口）
SessionLocal = sessionmaker(
autocommit=False,
autoflush=False,
bind=engine
)
# 依赖项注入（FastAPI最佳实践）
def get_db():
db = SessionLocal()
try:
yield db
finally:
db.close()

复制代码

2. 完整集成示例

2.1 用户管理API实现

from fastapi import FastAPI, Depends, HTTPException
from pydantic import BaseModel
from typing import Optional
app = FastAPI()
# Pydantic模型（数据验证层）
class UserCreate(BaseModel):
username: str
email: Optional[str] = None
class UserResponse(UserCreate):
id: int
created_at: datetime
# 创建用户端点
@app.post("/users/", response_model=UserResponse)
def create_user(user: UserCreate, db: Session = Depends(get_db)):
# 检查用户名是否重复
db_user = db.query(User).filter(User.username == user.username).first()
if db_user:
raise HTTPException(status_code=400, detail="Username already registered")
# 创建ORM对象
db_user = User(**user.dict())
db.add(db_user)
db.commit()
db.refresh(db_user)
return db_user

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2.2 查询接口实现

@app.get("/users/{user_id}", response_model=UserResponse)
def read_user(user_id: int, db: Session = Depends(get_db)):
user = db.query(User).filter(User.id == user_id).first()
if not user:
raise HTTPException(status_code=404, detail="User not found")
return user

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3. 常见问题解决方案

3.1 数据库会话报错处理惩罚

报错信息：sqlalchemy.exc.OperationalError: (sqlite3.OperationalError) no such table
解决方案：

检查是否调用Base.metadata.create_all(bind=engine)
确认数据库文件路径正确
确保模型类正确界说了__tablename__

3.2 数据验证错误

报错信息：422 Unprocessable Entity，请求体验证失败
排查步骤：

检查Pydantic模型字段范例界说
验证请求Content-Type是否为application/json
利用Swagger UI测试接口，观察请求示例格式

课后Quiz

问题1：当需要添加用户年龄字段时，应怎样修改模型？
A. 同时在SQLAlchemy模型和Pydantic模型中添加字段
B. 只需修改SQLAlchemy模型
C. 需要同时修改SQLAlchemy模型和Pydantic模型，并实行数据库迁徙
答案：C
剖析：SQLAlchemy模型负责数据库结构，Pydantic模型负责数据验证。新增字段需两者同时修改，并通过迁徙工具更新数据库表结构。
问题2：怎样防止用户注册时邮箱重复？
A. 在数据库层面设置唯一约束
B. 在业务逻辑中先查询是否存在
C. 同时利用A和B
答案：C
剖析：数据库唯一约束是最终保障，业务逻辑中的检查能提前发现错误，提拔系统友好性。两者联合是最佳实践。
4. 高级设置本领

4.1 复合索引优化

from sqlalchemy import Index
class Product(Base):
__tablename__ = 'products'
id = Column(Integer, primary_key=True)
name = Column(String(100))
category = Column(String(50))
price = Column(Integer)
# 创建复合索引（名称+类别）
__table_args__ = (
Index('idx_name_category', 'name', 'category'),
)

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4.2 事务管理示例

def transfer_funds(sender_id, receiver_id, amount, db):
try:
sender = db.query(User).get(sender_id)
receiver = db.query(User).get(receiver_id)
if sender.balance < amount:
raise ValueError("Insufficient balance")
sender.balance -= amount
receiver.balance += amount
db.commit()
except:
db.rollback()
raise

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运行服务：

uvicorn main:app --reload

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