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Python数据库API(DB API)

支持 SQL 标准的数据库类型有很多(SQListe、MySQL、SQL Server 等),其中多数在 Python 中都有对应的客户端模块(有些数据库甚至对应多个模块),并且所有数据库的绝大多数功能基本上都是相同的,因为它们基本都遵守 Python 制订的 DB API 协议(目前该协议的最新版本是 2.0)。

DB API 是一个规范,它定义了一系列必须的对象和数据库存取方式,以便为各种各样的底层数据库系统和多种多样的数据库接口程序提供一致的访问接口。正式由于 DB API 为不同数据库提供了一致的访问接口,使得在不同数据库之间移植代码变得很轻松。

下面给大家介绍一下这些不同数据库模块之间的通用内容。

全局变量

Python 中,任何支持 2.0 版本 DB API 的数据库模块都必须定义 3 个描述模块特性的全局变量。这样做的原因是 API 设计得很灵活,以支持许多不同的底层机制,避免过多包装。

例如,如果想让程序同时应用于几个数据库,程序中就需要考虑各种可能出现的状况,通常的做法就是检查这些全局变量,判断给定的数据库模块是否能被程序接受,如果不能,则显示合适的提示信息(例如抛出一些异常)并退出。

这 3 个全局变量分别是:
  1. apilevel:用于显示数据库模块的 API 版本号。对于支持 DB API 2.0 版本的数据库模块来说,该变量值可能是 1.0 或 2.0。如果这个变量不存在,则可能该数据库模块暂时不支持 2.0 版本的 API,读者就应该考虑选择使用支持该数据库的其他数据库模块。
  2. threadsafety:指定数据库模块的线程安全等级,该等级值为 0~3 ,其中 3 代表该模块完全是线程安全的;1 表示该模块具有部分线程安全性,线程可以共享该模块,但不能共享连接;0 则表示线程完全不能共享该模块。
  3. paramstyle:该全局变量指定当 SQL 语句需要参数时,可以使用哪种风格的参数。该变量可能返回如下变量值:
    • format:表示在 SQL 语句中使用 Python 标准的格式化字符串代表参数。例如,在程序中需要参数的地方使用 %s,接下来程序即可为这些参数指定参数值。
    • pyformat:表示在 SQL 语句中使用扩展的格式代码代表参数。比如使用 %(name),这样即可使用包含 key 为 name 的字典为该参数指定参数值。
    • qmark:表示在 SQL 语句中使用问号(?)代表参数。在 SQL 语句中有几个参数,全部用问号代替。
    • numeric:表示在 SQL 语句中使用数字占位符(:N)代表参数。例如:1 代表一个参数,:2 也表示一个参数,这些数字相当于参数名,因此它们不一定需要连续。
    • named:表示在 SQL 语句中使用命名占位符(:name)代表参数。例如 :name 代表一个参数,:age 也表示一个参数。

通过查阅这些全局变量,即可大致了解该数据库 API 模块的对外的编程风格,至于该模块内部的实现细节,完全由该模块实现者负责提供,通常不需要开发者关心。

数据库 API 的核心类

遵守 DB API 2.0 协议的数据库模块通常会提供一个 connect() 函数,该函数用于连接数据库,并返回数据库连接对象。

数据库连接对象通常会具有表 1 所示的方法和属性。

表 1 数据库连接对象的方法和属性
方法或属性 功能描述
cursor() 打开游标。
commit() 提交事务。
rollback() 回滚事务。
close() 关闭数据库连接。
isolation_level 返回或设置数据库连接中事务的隔离级别。
in_transaction 判断当前是否处于事务中。

表 1 中,第一个方法可以返回一个游标对象,游标对象是 Python DB API 的核心对象,该对象主要用于执行各种 SQL 语句,包括 DDL、DML、select 查询语句等。使用游标执行不同的 SQL 语句返回不同的数据。

游标对象通常会具有表 2 所示的方法和属性。

表 2 数据库游标对象拥有的属性和方法
属性或方法 功能描述
execute(sql[, parameters]) 执行 SQL 语句。parameters 参数用于为 SQL 语句中的参数指定值。
executemany(sql, seq_of_parameters) 重复执行 SQL 语句。可以通过 seq_of_parameters 序列为 SQL 语句中的参数指定值,该序列有多少个元素,SQL 语句被执行多少次。
executescript(sql_script) 这不是 DB API 2.0 的标准方法。该方法可以直接执行包含多条 SQL 语句的 SQL 脚本。
fetchone() 获取查询结果集的下一行。如果没有下一行,则返回 None。
fetchmany(size=cursor.arraysize) 返回查询结果集的下 N 行组成的列表。如果没有更多的数据行,则返回空列表。
fetchall() 返回查询结果集的全部行组成的列表。
close() 关闭游标。
rowcount 该只读属性返回受 SQL 语句影响的行数。对于 executemany() 方法,该方法所修改的记录条数也可通过该属性获取。
lastrowid 该只读属性可获取最后修改行的 rowid。
arraysize 用于设置或获取 fetchmany() 默认获取的记录条数,该属性默认为 1。有些数据库模块没有该属性。
description 该只读属性可获取最后一次查询返回的所有列的信息。
connection 该只读属性返回创建游标的数据库连接对象。有些数据库模块没有该属性。

总结来看,Python 的 DB API 2.0 由一个 connect() 开始,一共涉及数据库连接和游标两个核心 API。它们的分工如下:
  • 数据库连接:用于获取游标、控制事务。
  • 游标:执行各种 SQL 语句。

掌握了上面这些 API 之后,接下来可以大致归纳出 Python DB API 2.0 的编程步骤。

操作数据库的基本流程

使用 Python DB API 2.0 操作数据库的基本流程如下:
  1. 调用 connect() 方法打开数据库连接,该方法返回数据库连接对象。
  2. 通过数据库连接对象打开游标。
  3. 使用游标执行 SQL 语句(包括 DDL、DML、select 查询语句等)。如果执行的是查询语句,则处理查询数据。
  4. 关闭游标。
  5. 关闭数据库连接。

图 1 显示了使用 Python DB API 2.0 操作数据库的基本流程。

使用 Python DB API 2.0 操作数据库的基本流程
图 1 使用 Python DB API 2.0 操作数据库的基本流程

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