Flask-SQLAlchemy核心概念：模型类与数据库表、类属性与表字段、外键与关系映射

前置阅读，关于Flask-SQLAlchemy支持哪些数据库及基本配置，链接：Flask-SQLAlchemy_数据库配置

摘要

本文以一段典型的 SQLAlchemy 代码示例为引入，阐述以下核心概念：

1. 模型类（Model Class） ↔ 数据库表（Database Table）
2. 类属性（db.Column） ↔ 表字段（Table Columns）
3. 外键（ForeignKey） ↔ 关系映射（relationship）

通过集中解释属性定义、关系概念与示例，帮助读者快速掌握 SQLAlchemy 在 Flask 应用中的基本用法。

1. 代码示例

from flask import Flask
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
from datetime import datetime

# 初始化 Flask 应用
app = Flask(__name__)
app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///example.db'  # 使用 SQLite 数据库
app.config['SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS'] = False

# 初始化 SQLAlchemy
db = SQLAlchemy(app)

# 用户模型（映射 user 表）
class User(db.Model):
    id            = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    username      = db.Column(db.String(50), unique=True, nullable=False)
    password_hash = db.Column(db.String(255), nullable=False)
    posts         = db.relationship('Post', backref='author', lazy='select')

# 内容模型（映射 post 表）
class Post(db.Model):
    id          = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    content     = db.Column(db.Text, nullable=False)
    create_time = db.Column(db.DateTime, default=datetime.utcnow)
    user_id     = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('user.id'), nullable=False)

# 创建所有模型对应的数据库表
with app.app_context():
    db.create_all()

2. 核心概念

2.1 模型类（Model Class） ↔ 数据库表（Database Table）

• 每个继承自 db.Model 的类都对应一张数据库表，默认表名为类名小写（如 User 类对应 user 表）。
• 在执行 db.create_all() 时，SQLAlchemy 会检查数据库中是否存在对应的表：若表不存在则根据模型定义创建新表；若表已存在，则不会对其进行修改或删除，从而保证不会重复创建或覆盖已有数据。

2.2 类属性（db.Column） ↔ 表字段（Table Columns）

在 SQLAlchemy 中，通过 db.Column() 在模型类中定义字段，其调用签名为：

db.Column(type_, *args, **kwargs)

• type_：字段的数据类型，如 db.Integer、db.String(长度)、db.Text、db.DateTime 等。

• *args：可选位置参数，如 db.ForeignKey('表名.字段名')。

• **kwargs：关键字参数控制字段约束与行为，包括：

  • primary_key=True：主键。
  • unique=True：唯一约束。
  • nullable=False：非空约束。
  • default=...：Python 层面的默认值。
  • server_default=text('...')：数据库层面的默认值（需导入 from sqlalchemy import text）。
  • index=True：创建索引。
  • autoincrement=True：整型主键自动递增。
  • comment='...'：列注释。
  • doc='...'：ORM 文档字符串。

2.3 外键（ForeignKey） ↔ 关系映射（relationship）

2.3.1 外键（ForeignKey）

• 外键 是关系型数据库中用于维护表间引用完整性的约束机制，本质是一张表（子表）中的列，其值必须匹配另一张表（父表）中某列（通常是主键）的有效值。
• 需要通过 db.Column 中传入 db.ForeignKey('目标表.目标列') 来定义，对应数据库表中的一列。

示例

# Post 模型中的外键字段，定义为类属性，映射到数据库表的 user_id 列
user_id = db.Column(
    db.Integer,
    db.ForeignKey('user.id'),   # 在 Column 中声明外键
    nullable=False
)

2.3.2 关系映射（relationship）

• 关系映射 用于在模型之间建立对象关联：它不在数据库中创建新列，而是为模型添加属性，方便在 ORM 中通过属性访问相关对象。

relationship('TargetModel', backref='reverse_attr', lazy=...)，即可实现双向导航：

• 目标模型名 ('TargetModel')：指定关联的模型类名称（字符串形式）。
• backref 参数：在目标模型中创建反向属性 reverse_attr，可以自动关联到唯一外键。
• lazy 参数：控制加载策略，如 select（默认，访问时发起查询）、joined（关联加载）、subquery 等。

示例：一对多关系

class User(db.Model):
    # ... 字段定义 ...
    posts = db.relationship(
        'Post',         # 目标模型类名
        backref='author',  # 在 Post 中创建 author 属性
        lazy='select'      # 默认延迟加载
    )

class Post(db.Model):
    # ... 字段定义 ...
    user_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('user.id'), nullable=False)

• posts 属性（“一”方）
  • user.posts 返回一个列表，包含该用户所有的 Post 对象。
• author 属性（“多”方）
  • post.author 直接返回对应的 User 对象。