PlaySQLAlchemyORM2017.key

SQLAlchemy 入門
ORM編
for Kobe Python Meetup #14
2017/10/20 Kobe Japan

Yasushi Masuda PhD
( @whosaysni )
Tech team, Core IT grp. IT Dept.
MonotaRO Co., LTD.
Pythonista since 2001 (2.0～)
• elaphe (barcode library)
• oikami.py （老神.py）
• PyCon JP founder
翻訳もろもろ

参考文献
オンラインドキュメント: 
http://docs.sqlalchemy.org/en/rel_1_1/ 
 
(古いけど)和訳: 
http://omake.accense.com/static/doc-ja/
sqlalchemy/

準備
sakila DB SQLite版
https://github.com/jOOQ/jOOQ/jOOQ-examples/Sakila/sqlite-sakila-db/
Sakila
• MySQL エンジニア
作のサンプルDB
• レンタルビデオ屋 
(...通じます？) のモ
デル
• BSD ライセンス
スキーマのドキュメントは下記
https://dev.mysql.com/doc/sakila/en/sakila-structure-tables.html
（上記のサイトのSQLiteデータベースバイナリは壊れているので、以下から取得してください）
https://github.com/wallymathieu/sakila-sample-database-ports/blob/master/sqlite-sakila-db/sqlite-sakila.sq

アジェンダ
前回のあらすじ
automapでORMを体験しよう 
 
おまけ：そのほかのマッピング方法

前回のあらすじ
SQLAlchemyを3行で
エンジンを使ってみましょう 
 
SQL式を使ってみましょう
ORMを使ってみましょう

# クエリはエンジンで実行する

engine = create_engine(engine_url)

engine.execute('select ... from ...') 
# SQLを表すクエリオブジェクトを構築できる

film = table('film', column('film_id'), ...)

q = select([film]).where(film.c.film_id==1)

engine.execute(q)

# スキーマ定義を使うとDDLも生成・実行できる

film = Table('Film', MetaData(), Column('film_id', INTEGER), ...)

f.create(bind=engine)

engine.execute(select([film.c.film_id, ...])).fetchone()

# 宣言的ORMはクラスでテーブル構造を表現する

Base = declarative_base()

class Film(Base):

film_id = Column(INTEGER, primary_key=True)

...

# ORMでのレコードの操作にはセッションを使う

Session = sessionmaker(bind=engine)

session = Session()

session.query(Film).get(1)

f = session.query(Film).filter(Film.film_id>3).first()

f.rating = 'PG-18' # カラム値の変更

session.flush() # 保存

ORMでできたら嬉しいこと再確認
• DBレコードをオブジェクトのように扱いたい
• 1レコード1オブジェクト
• 別テーブルのレコード参照→別クラスのオブジェクトの参照
• オブジェクトのデータをDBにシリアライズしたい
• インスタンスを保存・あとで取り出したい
• DBの機能を使ってオブジェクトを操作したい
• オブジェクトの検索・フィルタリング

SQLAlchemyのORM
• 1つのテーブルを1つのクラスにマッピングする
• テーブルのレコードがクラスのインスタンス
• 別テーブルのレコード（のオブジェクト）は、マッピングクラスにリレー
ション (relation) を定義して参照できる
• セッションを使ってオブジェクトデータをDBから読み出し・保存できる
• セッションのフラッシュ(精算)で、オブジェクトとDBの状態とが一致する
• セッションのコミット(承認)で、変更内容がDBに永続化される
• オブジェクトを取り出すときに SQL式で検索条件を設定できる

ORM操作の流れ
マッピングを設定する
セッションクラスを設定する
セッションインスタンスを作る
オブジェクトを 
DBから取り出す
オブジェクトを
クラスから生成する
セッションに 
追加する
更新する
セッションをﬂush/rollback
マッピング
関連の操作
セッションの 
操作
セッションを破棄
毎回セッションを
作る時のサイクル
セッションを
使い続けるときの
サイクル

classic(古典的) mapping 
古いやつ昔からあるやつ 
新しいやつを支えている 
古の魔法 = よくわからんから避けられる 
declarative(宣言的) mapping 
新しいやつ書きやすい流行の宣言的API 
古の魔法ｘ現代の魔法＝よくわからないけど便利 
SAでORMといえばだいたいこっちの話 
automapping 
宣言的マッピングをある程度自動化してくれる 
ある意味最強の呪文
SQLAlchemyのマッピング

古典的マッピング
Tableオブジェクト
Column foo
Column bar
Column baz
...
エンティティクラス
マッピングクラス
仕掛けの付いた foo
仕掛けの付いた bar
仕掛けの付いた baz
...
method qux
method quux
method qux
method quux
...
その他有象無象
...
mapperの仕掛けた 
内部オブジェクト
 
mapper

宣言ベースクラス
マッピングクラスの
定義
宣言的マッピング
Column foo
Column bar
Column baz
...
...
method qux
method quux
method qux
method quux
...
...
宣言ベースクラスの機能
Column foo
Column bar
Column baz
mapping

自動マッピング 
ベースクラス
マッピングクラスの
定義
自動マッピング
...
method qux
method quux
method qux
method quux
...
...
得体の知れない 
ベースクラス機能
Column foo
Column bar
Column baz
(スキーマ定義)
DB上のスキーマ構造
mapping

セッション
• セッション：トランザクションのようなもの 
エンジンのDB接続一つが対応している 
通常、セッションの持続中は、他のプログラムは 
セッションが捕まえている接続にアクセスできない
• オブジェクトの読み出し：SELECT 
新たなオブジェクトをセッションに追加：INSERT 
オブジェクトのアトリビュートを更新：UPDATE 
セッションにオブジェクトをdeleteさせる：DELETE
• 必要に応じてクエリを実行し、DB（のトランザクション）と 
状態を同期する
• 通常は、セッションをcommit()するとDBを更新する 
（トランザクションをCOMMITする）

セッション
Program
query A SELECT A
record Aobject A
start 
tracking A
...
(updates) flag A as
"dirty"
reflect new/dirty
changes
flush()
start 
tracking B
...
add(b)
UPDATE A
INSERT B
COMMIT
BEGIN
(create) Database
(new object)
commit()

使ってみましょう
• automapを使って楽してマッピングを設定しましょう 
（declarativeやclassic mappingは後で） 
• セッションを作成して、マッピングを使ってみましょう

ORM操作の流れ
マッピングを設定する
セッションクラスを設定する
セッションインスタンスを作る
オブジェクトを 
DBから取り出す
クラスから生成する
セッションに 
追加する
更新する
セッションをﬂush/commit/rollback
マッピング
関連の操作
セッションの 
操作
セッションを破棄
毎回セッションを
作る時のサイクル
セッションを
使い続けるときの
サイクル

マッピングベースクラスを作る

↓

エンジンを指定してマッピングを準備する

（DBからスキーマを呼び出してマッピングする）

automappingの流れ

# SQLエコーバックモードを有効にして接続する

>>> from sqlalchemy import create_engine

>>> e = create_engine('sqlite:///sqlite-sakila.sq', echo=True)

# filmテーブルがあるか確かめる

>>> e.execute('select count(*) from film').scalar()

2017-10-01 07:27:45,014 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine
select count(*) from film

2017-10-01 07:27:45,014 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine ()

1002

>>>

automappingを使ってみましょう 
（エンジンの生成）
↑SQLAlchemyのエコーバック

# 自動マッピングベースクラスを生成

>>> from sqlalchemy.ext.automap import automap_base

>>> Base = automap_base()

# エンジンを指定してテーブル情報を反映させる

>>> Base.prepare(engine=e, reflect=True)

2017-10-01 07:37:18,014 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine SELECT CAST ....

...

2017-10-01 07:37:18,019 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine SELECT name FROM sqlite_master WHERE type='table' ORDER BY name


2017-10-01 07:37:18,021 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine PRAGMA table_info("actor")


2017-10-01 07:37:18,023 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine SELECT sql FROM (SELECT * FROM sqlite_master UNION ALL
SELECT * FROM sqlite_temp_master) WHERE name = 'actor' AND type = 'table'


2017-10-01 07:37:18,024 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine PRAGMA foreign_key_list("actor")


2017-10-01 07:37:18,024 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine SELECT sql FROM (SELECT * FROM sqlite_master UNION ALL
SELECT * FROM sqlite_temp_master) WHERE name = 'actor' AND type = 'table'


2017-10-01 07:37:18,026 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine PRAGMA index_list("actor")


...

>>> list(Base.classes) # テーブルが読み込めている

[<class 'sqlalchemy.ext.automap.category'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.city'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.store'>,
<class 'sqlalchemy.ext.automap.film_text'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.language'>, <class
'sqlalchemy.ext.automap.country'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.actor'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.film_category'>,
<class 'sqlalchemy.ext.automap.customer'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.film_actor'>, <class
'sqlalchemy.ext.automap.inventory'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.address'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.staff'>,
<class 'sqlalchemy.ext.automap.rental'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.payment'>, <class 'sqlalchemy.ext.automap.film'>,
<class 'sqlalchemy.ext.automap.location'>]

>>>
（ベースクラスの準備）
↓テーブル一覧を取得
テーブルの情報を取得

# Base.classes は（自動的に作られた）テーブル名でアクセスできる

>>> Film = Base.classes.film

>>> Film

<class 'sqlalchemy.ext.automap.film'>

# Filmクラスはマッピング済み

>>> dir(Film)

['__abstract__', '__class__', ... , 'description', 'film_id', 'language',
'language_id', 'last_update', 'length', 'metadata',
'original_language_id', 'prepare', 'rating', 'release_year',
'rental_duration', 'rental_rate', 'replacement_cost', 'special_features',
'title']

# スキーマ定義もできている

>>> Film.__table__

Table('film', MetaData(bind=None),

Column('film_id', INTEGER(), table=<film>, primary_key=True, ...),

Column('title', VARCHAR(length=255), table=<film>, nullable=False), ...)

>>>
（マッピングクラスを参照する）

セッションを作ってみましょう 
（セッションの生成）
# セッションを作るクラスを sessionmaker で作る

# 使うエンジンが一定ならこのとき指定する

>>> from sqlalchemy.orm import sessionmaker

>>> Session = sessionmaker(bind=e)

>>> session = Session()

>>> session

<sqlalchemy.orm.session.Session object at ...>

# dir(session) してみましょう

DBからオブジェクトを取り出しましょう 
（クエリを生成する）
# session.query() は Model クラスを問い合わせるための

# クエリオブジェクトを返す

>>> Film = Base.classes.film

>>> q = session.query(Film)

>>> q

<sqlalchemy.orm.query.Query object at ...>

# str(q) するとクエリを返す（実行はされない）

>>> str(q)

'SELECT film.film_id AS film_film_id, ... FROM film'

（クエリを実行する）
# 実際にオブジェクトを取り出す操作を実行したときに 
# クエリが実行される

>>> q.get(1) # プライマリキーが 1

2017-10-01 23:29:52,678 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine SELECT
film.film_id AS film_film_id, ...

FROM film

WHERE film.film_id = ?

...

<sqlalchemy.ext.automap.film object at 0x1013b2810>

>>> q.first() # 条件に一致する最初のレコード

2017-10-01 23:29:52,678 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine SELECT ...

FROM film

LIMIT ? OFFSET ?

2017-10-19 23:29:52,678 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine (1, 0)

<sqlalchemy.ext.automap.film object at 0x1013bce10>

>>> q[3] # インデクスでアクセスしても取り出せる

...

<sqlalchemy.ext.automap.film object at 0x1013d0250>
セッションの中では 
同じレコードは 
同じオブジェクト

（クエリを実行する）
# all() は条件に一致する全てのレコードを返す

>>> q.all()

...

[<sqlalchemy.ext.automap.film object at 0x1013d00d0>,
<sqlalchemy.ext.automap.film object at 0x1013bcf90>, ...]

# クエリをスライスすると "LIMIT ... OFFSET ..."

>>> q[:10]


FROM film

LIMIT ? OFFSET ?

...

[<sqlalchemy.ext.automap.film object at 0x1013d00d0>, ...]

（クエリ条件を指定する）
# filter() に SQL 式を渡せば絞りこめる

# filter() は条件の付加されたクエリオブジェクトを返す

>>> q2 = q.filter(Film.language_id==1)

>>> q2

<sqlalchemy.orm.query.Query object at 0x1013d9690>

>>> str(q2)

'SELECT film.film_id ... FROM film WHERE film.language_id = ?'

# 一致条件は filter_by でも指定できる

>>> q.filter_by(language_id=2).all()


FROM film

WHERE film.language_id = ?

# filter, filter_by をつなげて条件を積み上げられる

>>> q.filter(Film.rating=='G').filter(Film.title.like('%MOON%')).all()


FROM film

WHERE film.rating = ? AND film.title LIKE ?

....

[<sqlalchemy.ext.automap.film object at ...>, ...]

オブジェクトの値にアクセスしましょう 
（オブジェクトの中身）
>>> f = q.first

# オブジェクトにはテーブルのカラムと同じ名前のアトリビュート
がある

# language_id だけでなく lanugage というアトリビュートがある

# _collection のついた怪しげなアトリビュートもある

>>> dir(f)

[..., 'description', 'film_actor_collection',
'film_category_collection', 'film_id',
'inventory_collection', 'language', 'language_id',
'last_update', 'length', 'metadata', 'original_language_id',
'prepare', 'rating', 'release_year', 'rental_duration',
'rental_rate', 'replacement_cost', 'special_features',
'title']

オブジェクトの値にアクセスしましょう
（カラム値にアクセスする）
# カラム名のアトリビュートから値にアクセスできる

>>> f.title

'ACADEMY DINOSAUR'

# カラムのデータ型に応じて適切なPythonデータ型になる

>>> [f.title, f.length, f.rental_rate, f.last_update]

['ACADEMY DINOSAUR', 86, Decimal('0.99'),
datetime.datetime(2011, 9, 14, 18, 5, 32)]

inventory_collection
オブジェクトの値にアクセスしましょう
（外部キー参照にアクセスする）
# language は自動マッピングで作られた Language への参照

# 参照すると自動的にクエリを実行する

>>> f.language.name

language.language_id ...

FROM language

WHERE language.language_id = ?

...

'English'

# *_collection は他のテーブルからの参照の逆参照で、リストを返す

>>> f.inventory_collection

inventory.inventory_id ...

FROM inventory

WHERE ? = inventory.film_id

...

[<sqlalchemy.ext.automap.inventory object at 0x101510850>, ...]

film language
film
film
inventory
inventory
backref

オブジェクトの値を更新しましょう
（アトリビュートの更新）
# アトリビュートに代入すると、値をセットできる

# まだ SQL は実行されない

>>> f.title = 'HOLY GRAIL'

>>> f.title

'HOLY GRAIL'

# 次のDB操作前にUPDATEが実行される（トランザクション内）

>>> q.count()

2017-10-02 00:48:07,739 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine UPDATE film SET title=? WHERE film.film_id = ?

# セッションを rollback() すると更新はすべて破棄される

# ロールバックしたオブジェクトを再度参照するとDBクエリが実行される

>>> s.rollback()

>>> f.title

2017-10-02 00:51:24,693 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine SELECT film.film_id ...

'ACADEMY DINOSAUR'

# セッションを flush() すると（トランザクション内で）更新SQLが走る

>>> f.title = 'HOLY GRAIL'

>>> s.flush()

2017-10-02 06:20:56,690 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine UPDATE film SET title=? WHERE film.film_id = ?

...

# セッションを commit() するとトランザクションを COMMIT する

>>> s.commit()

2017-10-02 06:29:34,104 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine COMMIT

オブジェクトの値を更新しましょう
（リレーションの更新）
# リレーションのアトリビュートに代入すると、値をセットできる

# 代入するのはマッピングクラスのインスタンス

>>> Language = Base.classes.language

>>> lang = session.query(Language).get(2)

>>> lang.id, lang.name

(2, 'Italian')

>>> f.language_id, f.language.language_id, f.name

(1, 1, 'English')

>>> f.lanugage = lang

# 注意: language_id は変更されない！

# flush() してはじめて外部キーが更新される


(1, 2, 'Italian')

>>> session.flush()


(2, 2, 'Italian')

#### 大事なこと：リレーションを更新したら必ず flush() する

オブジェクトを新規追加しましょう
# カラムの値をキーワードパラメタで渡してオブジェクトを生成する

>>> Language(language_id=99, name='Japanese', last_update=datetime.now())

<sqlalchemy.ext.automap.language object at 0x103243f60>

>>> l = Language(language_id=99, name='Japanese', last_update=datetime.now())

# セッションに追加すると新規追加対象になる

>>> s.add(l)

# セッションを flush() すると INSERT 文が実行される

>>> s.flush()

2017-10-02 07:12:26,651 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine BEGIN (implicit)

2017-10-02 07:12:26,652 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine INSERT INTO
language (language_id, name, last_update) VALUES (?, ?, ?)

2017-10-02 07:12:26,652 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine (99, 'Japanese',
'2017-10-02 07:12:12.932744')

>>>

オブジェクトを削除しましょう
# セッションの delete() メソッドに削除したいレコード（のオブジェクト）を渡す

>>> s.delete(l)

>>> s.flush()


FROM film

WHERE ? = film.original_language_id

2017-10-02 07:19:53,464 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine DELETE FROM
language WHERE language.language_id = ?

2017-10-02 07:19:53,464 INFO sqlalchemy.engine.base.Engine (99,)

まとめ
• automapを使ってマッピングをDBから生成できる
• session.query() でクエリを生成して 
DBからオブジェクトを取り出す
• 新しくオブジェクトを追加するときはセッションにadd() 
削除するときは delete()
• ﬂush()するか、次にDBと同期する必要が出るまでクエリは実行
されない
• セッションを commit() すると、トランザクションが反映される

# ベースクラスを生成する

from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base

Base = declarative_base()

# ベースクラスを拡張するとORMで扱えるモデルクラスになる

from sqlalchemy import Column, Integer, String, DateTime

 
class Actor(Base):

__tablename__ = 'actor'

actor_id = Column(Integer,primary_key=True)

first_name = Column(String)

last_name = Column(String)

last_update = Column(DateTime)

def full_name(self):

return '{} {}'.format(

self.first_name, self.last_name)

宣言的マッピング

# テーブルのスキーマ定義を作成する

>>> from sqlalchemy import Table, Column, MetaData, Integer

>>> foo_table = Table(

... 'foo', MetaData(), Column('bar', Integer))

# エンティティクラスを作成する

>>> class Foo(object):

... def bar_is_odd(self):

... return bool(bar % 2)

# マップする

>>> from sqlalchemy.orm import mapper

>>> mapper(Foo, foo_table)

<Mapper at 0x105e332d0; Foo>

# dir(Foo) してみましょう。 Foo.bar があることを確認しましょう。

# マッピングに失敗して、やりなおしたら以下のようなメッセージが出る場合：

sqlalchemy.exc.ArgumentError: Class '...' already has a primary mapper defined.
Use non_primary=True to create a non primary Mapper. clear_mappers() will
remove *all* current mappers from all classes.

>>> from sqlalchemy.orm import clear_mappers

>>> clear_mappers()
古典的マッピング

以上です。
おつかれさまでした！

PlaySQLAlchemyORM2017.key

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