FastAPI与Tortoise-ORM实现关系型数据库关联

数据人与超自然意识 · 2025-4-21 11:30:54

title: FastAPI与Tortoise-ORM实现关系型数据库关联
date: 2025/04/21 10:51:41
updated: 2025/04/21 10:51:41
author: cmdragon
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FastAPI与Tortoise-ORM结合实现关系型数据库关联，支持1:1、1:N和M:N关系。1:N关系通过ForeignKeyField定义，M:N关系利用ManyToManyField处理。Pydantic模型用于数据验证和序列化，路由实现中通过prefetch_related优化查询性能。M:N关系通过中间表操作，支持复杂查询。常见报错包括422验证错误和外键束缚失败，可通过事务和范例检查解决。安装依赖后，利用uvicorn启动服务进行测试。
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后端开发
FastAPI

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FastAPI
Tortoise-ORM
关系型数据库
1:N关系
M:N关系
异步数据库操作
数据库关联实现

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一、FastAPI与Tortoise-ORM关系型数据库关联实现

1. 关系型数据库关联基础

在关系型数据库中，表与表之间的关联主要分为三种范例：

1:1关系（如用户与身份证）
1:N关系（如作者与书籍）
M:N关系（如门生与课程）

FastAPI通过Tortoise-ORM实现异步数据库操作时，利用ForeignKeyField和ManyToManyField
字段范例处理关联关系。相比同步ORM，异步实现须要特别注意await的利用和查询优化。
2. 1:N关系实现（作者与书籍案例）

2.1 模型定义

# models.py
from tortoise.models import Model
from tortoise import fields
class Author(Model):
id = fields.IntField(pk=True)
name = fields.CharField(max_length=255)
# 反向关系查询字段
books = fields.ReverseRelation["Book"]
class Book(Model):
id = fields.IntField(pk=True)
title = fields.CharField(max_length=255)
author = fields.ForeignKeyField(
"models.Author",
related_name="books",
on_delete=fields.CASCADE
)

复制代码

2.2 Pydantic模型

# schemas.py
from pydantic import BaseModel
class AuthorCreate(BaseModel):
name: str
class BookCreate(BaseModel):
title: str
author_id: int
class AuthorOut(BaseModel):
id: int
name: str
books: list[dict] = []
class Config:
orm_mode = True

复制代码

2.3 路由实现

# main.py
from fastapi import FastAPI, HTTPException
from models import Author, Book
from schemas import AuthorCreate, BookCreate, AuthorOut
app = FastAPI()
@app.post("/authors/", response_model=AuthorOut)
async def create_author(author: AuthorCreate):
db_author = await Author.create(**author.dict())
return await AuthorOut.from_tortoise_orm(db_author)
@app.get("/authors/{author_id}", response_model=AuthorOut)
async def get_author(author_id: int):
author = await Author.get(id=author_id).prefetch_related("books")
if not author:
raise HTTPException(status_code=404, detail="Author not found")
return await AuthorOut.from_tortoise_orm(author)

复制代码

3. M:N关系实现（门生与课程案例）

3.1 模型定义

# models.py
class Student(Model):
id = fields.IntField(pk=True)
name = fields.CharField(max_length=255)
courses = fields.ManyToManyField(
"models.Course",
related_name="students",
through="student_course"
)
class Course(Model):
id = fields.IntField(pk=True)
name = fields.CharField(max_length=255)

复制代码

3.2 中间表操作

# 添加选课关系
student = await Student.get(id=1)
course = await Course.get(id=2)
await student.courses.add(course)
# 查询学生选课
student_with_courses = await Student.get(id=1).prefetch_related("courses")

复制代码

3.3 复杂查询示例

# 查询选修数学课的学生
math_students = await Student.filter(
courses__name="Math"
).prefetch_related("courses")

复制代码

4. 课后Quiz

Q1：当建立1:N关系时，为什么要利用prefetch_related()方法？
A. 提高查询性能
B. 制止循环引用
C. 处理分页请求
D. 验证数据格式
正确答案：A
解析：prefetch_related()用于预加载关联数据，通过单次数据库查询获取全部相关纪录，制止N+1查询问题，显著提升查询效率。
Q2：M:N关系中，through参数的作用是什么？
A. 定义中间表名称
B. 指定关联字段范例
C. 设置级联删除规则
D. 声明索引字段
正确答案：A
解析：through参数用于自定义中间表名称，当须要向中间表添加额外字段时，可以显式创建中间模型。
5. 常见报错解决方案

报错1：422 Validation Error

{
"detail": [
{
"loc": [
"body",
"author_id"
],
"msg": "value is not a valid integer",
"type": "type_error.integer"
}
]
}

复制代码

解决方法：

检查请求体数据格式是否符合JSON规范
确认字段范例与Pydantic模型定义一致
利用try/except捕获范例转换非常

报错2：IntegrityError外键束缚失败

sqlite3.IntegrityError: FOREIGN KEY constraint failed

复制代码

解决方法：

检查关联ID是否存在
确认数据库事务完整性
利用atomic()包裹关联操作：

async with in_transaction():
author = await Author.create(name="J.K. Rowling")
await Book.create(title="Harry Potter", author=author)

复制代码

预防发起：

始终在数据库操作中利用事务
为关联字段添加索引
利用select_related和prefetch_related优化查询

运行准备

安装依赖：

pip install fastapi uvicorn tortoise-orm pydantic

复制代码

启动服务：

uvicorn main:app --reload

复制代码

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