如何使用Python实现一个简易的ORM模型

2021-08-17 15:44:32 浏览数 (3024)

ORM框架想必小伙伴们都不陌生，著名的Django就是ORM框架的一个经典案例。那么这个框架是如何实现的呢？今天我们就使用python实现一个简易的ORM模型，通过这个过程来学习ORM框架的相关知识。

使用到的知识

1、元类

2、描述器

元类

对于元类，我的理解其实也便较浅，大概是这个意思

所有的类都是使用元类来进行创建的，而所有的类的父类中必然是object（针对Python3），Python中的元类只有一个（type)，当然这里不包含自定义元类

下面我们来看下类的创建

class Test:   # 定义一个类
    pass

Test1 = type("Test2",(object,),{"name":"test"})  # 定义一个类


print(type(Test))
print(type(Test1))-----------------------
<class 'type'><class 'type'>

从上面可以看出创建类，其实是有两种方式，一种是通过class关键字来定义，一种是通过type来进行创建，当然常用的是使用class来进行创建了，在看最后的结果，可以看出类的类型为type。说明我们这个类就是由type来创建的

明白了这个之后我们再来梳理下怎么使用自定义元类来创建类，明白一点，自定义元类需要继承type

class MetaClass(type):  # 定义一个元类
    pass


class Test(metaclass=MetaClass):  # 使用自定义元类来创建类
    pass



print(type(Test))


--------------------------

<class '__main__.MetaClass'>

很明显可以看出Test类就是用MetaClass类创建出来的

描述器

从描述器的定义来说，只要一个类中实现了__get__、__set__、__delete__中的一个或几个，这个类的实例就可以叫描述器

下面我们来定义一个简易的描述器

class Describer:

    def __set__(self, instance, value):
        print("设置属性的时候会被调用")
        self.value = value

    def __get__(self, instance, owner):
        print("获取属性的时候会被调用")
        return self.value

    def __delete__(self, instance):
        print("删除属性的时候会被调用")
        self.value = None


class Test:
    name = Describer()



t = Test()
t.name = "xxxxx"
print(t.name)

----------------------

设置属性的时候会被调用
获取属性的时候会被调用
xxxxx

从上面的代码中有没有什么想法？既然__set__方法会在我们设置属性的时候会被调用，那么我们是不是可以在设置属性前对这个属性做一些操作呢？

ORM模型

ORM模型到底是个啥？ORM对于后端研发来说肯定是不陌生的，包括很多后端框架现在都自带这个模型了

ORM（Object Relational Mapping）对象关系映射

既然是对象关系映射，那对象是啥？我的理解为：Python中的类与数据库之间的映射，对数据的操作就不用编写SQL语言了，因为都封装好了，比如你想插入一条数据，你就直接创建一个对象即可，

Python ------->>>>      数据库

类名     ------->>>>      数据库中的表名

对象     ------->>>>      数据库中的一行数据

属性     ------->>>>      数据库中的字段

大致就是上面的映射关系

ORM实现步骤

1、利用描述器实现对数据库字段的类型、长度限制

2、实现Mode类，也就是Python中的类

3、利用元类实现映射关系

好，我们先利用描述器来实现对数据字段的类型，长度限制

class BaseFiled:
    pass


class CharFiled(BaseFiled):
    """定义一个字符串的类型限制"""

    def __init__(self, length=10):
        self.length = length

    def __set__(self, instance, value):
        if isinstance(value, str):
            if len(value) <= self.length:
                self.value = value
            else:
                raise ValueError("length can not exceed {}".format(self.length))
        else:
            raise TypeError("need a str")

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.value

    def __delete__(self, instance):
        self.value = None


class IntFiled(BaseFiled):
    """定义一个数值的类型限制"""

    def __set__(self, instance, value):
        if isinstance(value, int):

            self.value = value
        else:
            raise TypeError("need a int")

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.value

    def __delete__(self, instance):
        self.value = None


class BoolFiled(BaseFiled):
    """定义一个布尔的类型限制"""
    def __set__(self, instance, value):
        if isinstance(value, bool):

            self.value = value
        else:
            raise TypeError("need a bool")

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.value

    def __delete__(self, instance):
        self.value = None

上面实现了三种，分别是字符串、数值、布尔值的，下面在来实现元类以及模型类

class MyMateClass(type):
    """自定义一个元类"""
    def __new__(cls, name: str, bases: tuple, dic: dict, *args, **kwargs):
        """

        :param name: name为模型类的类名也就是数据库中的表名
        :param bases:  bases为一个元祖类型，里面装的是name这个类的父类
        :param dic: dic为一个dict类型，装的是name这个类中的属性
        :param args:
        :param kwargs:
        :return:
        """
        if name == "BaseMode":   # 判断类名是否为BaseMode，如果是则直接使用元类创建类，不做其他任何操作
            return super().__new__(cls, name, bases, dic)
        else:
            table_name = name.lower()  # 将表名变成小写
            filed_dic = {}   # 定义一个空的列表，用来装dic中属于BaseFiled类型的属性，因为dic中会有其他创建类时自动生成的属性，这些属性我们没必要去建立映射关系，所以需要将其剔除掉
            for k, v in dic.items():
                if isinstance(v, BaseFiled):
                    filed_dic[k] = v
            dic["t_name"] = table_name    # 将表名添加到dic中，实现类名与表名的映射关系
            dic["filed_dict"] = filed_dic  # 将属于BaseFiled类型的属性给添加到dic中，实现属性与字段的映射关系
            return super().__new__(cls, name, bases, dic)


class BaseMode(metaclass=MyMateClass):

    def __init__(self, **kwargs):
        """
        由于每一个模型类（也就是数据库表）的属性个数不一致，所以我们需要定义一个父类来进行定义初始化的属性
        :param kwargs:
        """
        for k, v in kwargs.items():   # 遍历传进来的所有属性
            setattr(self, k, v)   # 拿到这些属性后对self（也就是类本身）进行设置属性

    def save(self):
        """生成SQL语句"""
        # 获取表名
        table_name = self.t_name
        # 获取所有的属性
        fileds = self.filed_dict
        dic = {}  # 定义一个空字典，用来装属性名和属性值
        for k, v in fileds.items():
            value = getattr(self, k)
            dic[k] = value
        sql = "insert into {} values{}".format(table_name, tuple(dic.values()))
        return sql


class User(BaseMode):
    name = CharFiled()
    age = IntFiled()
    love = CharFiled(length=50)
    live = BoolFiled()


if __name__ == '__main__':
    c = User(name="lc", age=12, love="hjh", live=True)
    c.save()




--------------------------
insert into user values('lc', 12, 'hjh', True)

以上就实现了一个简单的ORM模型了，这个虽然在测试开发过程中用的很少（一般都是直接用框架中封装好的），学习这个也是为了更好的理解原理，后面好学习flask以及Django。

下面贴一下完整的代码吧

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2021-05-11 10:14
# @Author  : cainiao
# @File    : Meat.py
# @Software: PyCharm
# @Content : 实现ORM模型

class BaseFiled:
    pass


class CharFiled(BaseFiled):
    """定义一个字符串的类型限制"""

    def __init__(self, length=10):
        self.length = length

    def __set__(self, instance, value):
        if isinstance(value, str):
            if len(value) <= self.length:
                self.value = value
            else:
                raise ValueError("length can not exceed {}".format(self.length))
        else:
            raise TypeError("need a str")

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.value

    def __delete__(self, instance):
        self.value = None


class IntFiled(BaseFiled):
    """定义一个数值的类型限制"""

    def __set__(self, instance, value):
        if isinstance(value, int):

            self.value = value
        else:
            raise TypeError("need a int")

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.value

    def __delete__(self, instance):
        self.value = None


class BoolFiled(BaseFiled):
    """定义一个数值的类型限制"""

    def __set__(self, instance, value):
        if isinstance(value, bool):

            self.value = value
        else:
            raise TypeError("need a bool")

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.value

    def __delete__(self, instance):
        self.value = None


class MyMateClass(type):
    """自定义一个元类"""
    def __new__(cls, name: str, bases: tuple, dic: dict, *args, **kwargs):
        """

        :param name: name为模型类的类名也就是数据库中的表名
        :param bases:  bases为一个元祖类型，里面装的是name这个类的父类
        :param dic: dic为一个dict类型，装的是name这个类中的属性
        :param args:
        :param kwargs:
        :return:
        """
        if name == "BaseMode":   # 判断类名是否为BaseMode，如果是则直接使用元类创建类，不做其他任何操作
            return super().__new__(cls, name, bases, dic)
        else:
            table_name = name.lower()  # 将表名变成小写
            filed_dic = {}   # 定义一个空的列表，用来装dic中属于BaseFiled类型的属性，因为dic中会有其他创建类时自动生成的属性，这些属性我们没必要去建立映射关系，所以需要将其剔除掉
            for k, v in dic.items():
                if isinstance(v, BaseFiled):
                    filed_dic[k] = v
            dic["t_name"] = table_name    # 将表名添加到dic中，实现类名与表名的映射关系
            dic["filed_dict"] = filed_dic  # 将属于BaseFiled类型的属性给添加到dic中，实现属性与字段的映射关系
            return super().__new__(cls, name, bases, dic)


class BaseMode(metaclass=MyMateClass):

    def __init__(self, **kwargs):
        """
        由于每一个模型类（也就是数据库表）的属性个数不一致，所以我们需要定义一个父类来进行定义初始化的属性
        :param kwargs:
        """
        for k, v in kwargs.items():   # 遍历传进来的所有属性
            setattr(self, k, v)   # 拿到这些属性后对self（也就是类本身）进行设置属性

    def save(self):
        """生成SQL语句"""
        # 获取表名
        table_name = self.t_name
        # 获取所有的属性
        fileds = self.filed_dict
        dic = {}  # 定义一个空字典，用来装属性名和属性值
        for k, v in fileds.items():
            value = getattr(self, k)
            dic[k] = value
        sql = "insert into {} values{}".format(table_name, tuple(dic.values()))
        return sql


class User(BaseMode):
    name = CharFiled()
    age = IntFiled()
    love = CharFiled(length=50)
    live = BoolFiled()


if __name__ == '__main__':
    c = User(name="lc", age=12, love="hjh", live=True)
    print(c.save())
    # c.name="lc"
    # print(c.name)

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