Python 元类实现 ORM
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元类实现ORM
上一篇章大概讲述了元类的概念，实现使用元类的方式修改一个类的属性大小写修改的功能。
那么下面可以更加深层次的使用方式，使用元类来实现数据库操作的ORM功能。
ORM是什么
ORM 是 python编程语言后端web框架 Django的核心思想，“Object Relational Mapping”，即对象-关系映射，简称ORM。
一个句话理解就是：创建一个实例对象，用创建它的类名当做数据表名，用创建它的类属性对应数据表的字段，当对这个实例对象操作时，能够对应MySQL语句。
示例代码如下：
demo:
class User(父类省略):
uid = ('uid', "int unsigned")
name = ('username', "varchar(30)")
email = ('email', "varchar(30)")
password = ('password', "varchar(30)")
...省略...
u = User(uid=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
u.save()
# 对应如下sql语句
# insert into User (username,email,password,uid)
# values ('Michael','test@orm.org','my-pwd',12345)说明:
- 所谓的ORM就是让开发者在操作数据库的时候，能够像操作对象时通过
xxxx.属性=yyyy一样简单，这是开发ORM的初衷。 - 只不过
ORM的实现较为复杂，Django中已经实现了 很复杂的操作，本次篇章主要通过完成一个 insert相类似的ORM，理解其中的道理就就可以了。
就只是简单一个insert么
是呀，只要能够明白了insert的ORM基本实现，其他的也是可以迅速写写。
要实现一个大功能之前，首先实现一个小功能，不要急。
定义一个User类，然后使用元类可以截取打印User类中的相关属性
# 定义元类
class ModelMetaclass(type):
def __new__(cls,name,bases,attrs):
print("cls=",cls)
print("name=",name)
print("bases=",bases)
print("attrs=",attrs)
return type.__new__(cls,name,bases,attrs)
# 定义User类
class User(metaclass=ModelMetaclass):
# 定义User表的字段以及字段类型
uid = ('uid',"int unsigned")
name = ('username',"varchar(30)")
email = ('email',"varchar(30)")
password = ('password',"varchar(30)")
def main():
u = User()
if __name__ == "__main__":
main()运行如下：
D:\Python37\python3.exe D:/pythonProject/test/orm.py
cls= <class '__main__.ModelMetaclass'>
name= User
bases= ()
attrs= {'__module__': '__main__', '__qualname__': 'User', 'uid': ('uid', 'int unsigned'), 'name': ('username', 'varchar(30)'), 'email': ('email', 'varchar(30)'), 'password': ('password', 'varchar(30)')}
Process finished with exit code 0可以从运行的结果中看出，元类能够成功拦截打印将要创建的类名以及该类定义个相关属性。
类名：User
属性：{'__module__': '__main__', '__qualname__': 'User', 'uid': ('uid', 'int unsigned'), 'name': ('username', 'varchar(30)'), 'email': ('email', 'varchar(30)'), 'password': ('password', 'varchar(30)')}
ORM如果需要创建表结构的时候，就会需要相关映射关系，如下：
uid ==> ('uid', 'int unsigned')
name ==> ('username', 'varchar(30)')
email ==> ('email', 'varchar(30)')
password ==> ('password', 'varchar(30)')
那么下面来看看如何写一下这个映射关系。
编写字段映射关系
首先打印获取一下attrs属性字典的值来看看，如下：
运行如下：
好了，从结果来看，已经可以获取到User类的属性了，那么下面使用isinstance((attrs值,),tuple) 来判断是否为元组，然后将这个映射关系打印出来看看。
运行看看：
那么下面可以将这个元组内容写入一个映射字典当中，保存起来。
好了，从上面的执行中，我已经将User类的属性中的元组保存到mappings字典中。
然后将这个字典保存到元组属性中，给User类来调用，看看行不行。
执行看看：
从上面的结果来看，元类可以通过attrs该list来传递映射字典。
好了，从上面的操作来看，已经大概理解了元类如何拦截创建类的属性，并且将修改后的结果再次传递给创建类。
那么下面，我们再来看看，如果我需要插入一条用户数据。大概可以执行如下示例：
u = User(uid=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
u.save()
编写通过传递元组给User类，然后打印出相关元组值出来看看
好了，如果这样的方式来创建类，的确就可以接收到了一个字典。
但是如果想要构造成为一个insert语句，这里的name是需要改写为username的。那么此时此刻，就可以前面通过元组传递过来的__mappings__映射字段来处理字段名称的切换。
编写save方法，根据__mappings__映射来构造insert语句
好了，从图中已经可以知道了如何设置类的值，并且传递打印类的值。
下面就是根据
__mappings__的映射关系，将对应的name改为username等，然后构建为一个insert的SQL语句。
看着打印出来的结果，大概可以知道该如何进行映射修改了。
好了，根据这个获取到的值，那么就可以构造SQL语句了。
首先使用fields的list来保存映射获取的字段名，然后使用args保存对应的值。
下面就可以使用这两个list来构建SQL，如下：
好啦，已经成功获取到了这个SQL语句了。
但是看看这个SQL语句:
insert into User(uid,username,email,password) values(12345,Michael,test@orm.org,my-pwd)
是否发现一些问题？
就是插入数据的使用，如果是int类型，的确不用加上''引号括起来，但是字符串是需要使用引号括起来的。
那么下面再来优化一下，进行数据类型的判断，然后再改变拼接的方式。
好了，字符串的字段已经增加了引号括起来了。
那么下一步再考虑一下，如果我没写一个表的类，都要写一个这样的save方法，肯定很麻烦呀。
那么经过思考，我可以将save方法这部分再抽出来作为一个User的父类呀，既然通用的话。
抽取通用部分为Model类
运行测试如下：
那么再写一个student表的类来看看是否也是正常可以生成SQL语句。
好啦，成功生成SQL了。
最后提供一下完整代码
# 定义元类
class ModelMetaclass(type):
def __new__(cls,name,bases,attrs):
# print("cls=",cls)
# print("name=",name)
# print("bases=",bases)
# print("attrs=",attrs)
# 定义一个映射字典
mappings = dict()
for attr in attrs:
# print("key = ",attr," ,value=",attrs[attr])
if isinstance(attrs[attr],tuple):
print("User表的元组属性：")
print("key = ", attr, " ,value=", attrs[attr])
mappings[attr] = attrs[attr]
# print("mappings=",mappings)
#将mappings字典保存到属性之中，进行返回给User类
attrs['__mappings__'] = mappings
#记录表名
attrs['__table__'] = name
return type.__new__(cls,name,bases,attrs)
# 定义Model类
class Model(metaclass=ModelMetaclass):
## 编写初始化方法，接收元组
def __init__(self, **kwargs):
print("init方法中接收的kwargs=", kwargs)
for key, value in kwargs.items():
# print("kwargs中的key=%s , value=%s" % (key,value))
## 设置属性至该类中
setattr(self, key, value)
def save(self):
fields = [] # 记录字段名
args = [] # 记录传递过来的参数
for key, value in self.__mappings__.items():
print("save=", key, value)
fields.append(value[0]) # 将字典的值保存到fields中
args.append(getattr(self, key, None)) # 根据key，也就是例如name='Michael'，则设置参数为Michael
print("save fields=%s , args=%s" % (fields, args))
# 判断字段类型，判断是否添加引号
args_tmp = []
for value in args:
print("args.value=", value)
if isinstance(value, int): # 如果是int类型，则设置为str字符串，用于后续join的拼接
args_tmp.append(str(value))
if isinstance(value, str): # 如果是str类型，则增加引号
args_tmp.append("""'%s'""" % value)
print("args_tmp=", args_tmp)
## 构建sql insert into User(uid,username,email,password) values(12345,Michael,test@orm,org,my-pwd)
sql = "insert into %s(%s) values(%s)" % (self.__table__, ','.join(fields), ','.join(args_tmp))
print("sql=", sql)
def _test(self):
print("测试打印元组传递过来的mappings属性")
print(self.__mappings__)
# 定义User类
class User(Model):
# 定义User表的字段以及字段类型
uid = ('uid',"int unsigned")
name = ('username',"varchar(30)")
email = ('email',"varchar(30)")
password = ('password',"varchar(30)")
# 定义Student类
class Student(Model):
# 定义字段映射关系
uid = ('uid',"int unsigned")
name = ('username',"varchar(30)")
classroom = ('room',"varchar(30)")
def main():
u = User(uid=12345, name='Michael', email='test@orm.org', password='my-pwd')
u.save()
stu = Student(uid=123,name='fatboy',classroom='room1')
stu.save()
if __name__ == "__main__":
main()