SQLAlchemy Core vs ORM: Yksityiskohtainen vertailu kyselyiden muodostamisesta

SQLAlchemy on tehokas ja joustava SQL-työkalupakki ja Object-Relational Mapper (ORM) Pythonille. Se tarjoaa kaksi erillistä tapaa olla vuorovaikutuksessa tietokantojen kanssa: SQLAlchemy Core ja SQLAlchemy ORM. Näiden lähestymistapojen välisten erojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää oikean työkalun valitsemiseksi omiin tarpeisiisi. Tämä artikkeli tarjoaa kattavan vertailun kyselyiden muodostamisesta sekä SQLAlchemy Corella että ORM:llä, keskittyen suorituskykyyn, joustavuuteen ja helppokäyttöisyyteen.

SQLAlchemy Coren ymmärtäminen

SQLAlchemy Core tarjoaa suoran ja eksplisiittisen tavan olla vuorovaikutuksessa tietokantojen kanssa. Sen avulla voit määrittää tietokantatauluja ja suorittaa SQL-lauseita suoraan. Se on pohjimmiltaan abstraktiokerros tietokannan natiivin SQL-murteen päällä, mikä tarjoaa Pythonic-tavan muodostaa ja suorittaa SQL:ää.

SQLAlchemy Coren tärkeimmät ominaisuudet:

• Eksplisiittinen SQL: Kirjoitat SQL-lauseita suoraan, mikä antaa sinulle hienojakoisen hallinnan tietokantavuorovaikutuksiin.
• Alemman tason abstraktio: Tarjoaa ohuen abstraktiokerroksen, minimoiden yleiskustannukset ja maksimoiden suorituskyvyn.
• Keskittyminen dataan: Käsittelee pääasiassa datarivejä sanakirjoina tai tupleina.
• Suurempi joustavuus: Tarjoaa maksimaalisen joustavuuden monimutkaisiin kyselyihin ja tietokantakohtaisiin ominaisuuksiin.

SQLAlchemy ORM:n ymmärtäminen

SQLAlchemy ORM (Object-Relational Mapper) tarjoaa korkeamman tason abstraktiokerroksen, jonka avulla voit olla vuorovaikutuksessa tietokannan kanssa Python-olioiden avulla. Se kartoittaa tietokantataulut Python-luokkiin, jolloin voit työskennellä datan kanssa olio-ohjelmoinnin periaatteiden mukaisesti.

SQLAlchemy ORM:n tärkeimmät ominaisuudet:

• Olio-ohjelmointi: On vuorovaikutuksessa datan kanssa Python-olioiden kautta, jotka edustavat tietokantarivejä.
• Korkeamman tason abstraktio: Automatisoi monia tietokantaoperaatioita, mikä yksinkertaistaa kehitystä.
• Keskittyminen olioihin: Käsittelee dataa olioina, mikä tarjoaa kapseloinnin ja perinnän.
• Yksinkertaistettu kehitys: Yksinkertaistaa yleisiä tietokantatehtäviä ja vähentää pohjakoodia.

Tietokannan määrittäminen (yhteinen pohja)

Ennen kyselyrakenteen vertailua määritetään yksinkertainen tietokantaskeema SQLAlchemy:n avulla. Käytämme SQLite:a demonstrointitarkoituksiin, mutta konseptit pätevät muihin tietokantajärjestelmiin (esim. PostgreSQL, MySQL, Oracle) pienillä murrekohtaisilla muutoksilla. Luomme `users`-taulun, jossa on sarakkeet `id`, `name` ja `email`.

Asenna ensin SQLAlchemy:

            pip install sqlalchemy
            

              
                Copy
              
            
          

Määritetään nyt taulukko sekä Core- että ORM-lähestymistavoilla. Tämä alkuasennus esittelee peruseroja taulukoiden määrittelyssä.

Core-asennus

            from sqlalchemy import create_engine, MetaData, Table, Column, Integer, String

engine = create_engine('sqlite:///:memory:') # Muistissa oleva tietokanta esimerkkinä
metadata = MetaData()

users_table = Table(
    'users',
    metadata,
    Column('id', Integer, primary_key=True),
    Column('name', String(50)),
    Column('email', String(100))
)

metadata.create_all(engine)

connection = engine.connect()
            

              
                Copy
              
            
          

ORM-asennus

            from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, String
from sqlalchemy.orm import declarative_base, sessionmaker

engine = create_engine('sqlite:///:memory:')
Base = declarative_base()

class User(Base):
    __tablename__ = 'users'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(50))
    email = Column(String(100))

Base.metadata.create_all(engine)

Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()
            

              
                Copy
              
            
          

Core-esimerkissä määritämme taulukon suoraan `Table`-luokan avulla. ORM-esimerkissä määritämme Python-luokan `User`, joka kartoittaa `users`-taulukkoon. ORM käyttää deklaratiivista pohjaa taulukkorakenteen määrittämiseen luokan määrittelyn kautta.

Kyselyrakenteen vertailu

Verrataan nyt kyselyjen muodostamista SQLAlchemy Corella ja ORM:llä. Käsittelemme yleisiä kyselytoimintoja, kuten datan valitsemista, datan suodattamista, datan lisäämistä, datan päivittämistä ja datan poistamista.

Datan valitseminen

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import select

# Valitse kaikki käyttäjät
select_stmt = select(users_table)
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)

# Valitse tietyt sarakkeet (nimi ja sähköposti)
select_stmt = select(users_table.c.name, users_table.c.email)
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            # Valitse kaikki käyttäjät
users = session.query(User).all()

for user in users:
    print(user.name, user.email)

# Valitse tietyt sarakkeet (nimi ja sähköposti)
users = session.query(User.name, User.email).all()

for user in users:
    print(user)
            

              
                Copy
              
            
          

Core-versiossa käytät `select`-funktiota ja määrität taulukon tai sarakkeet, jotka haluat valita. Käytät sarakkeita käyttämällä `users_table.c.column_name`. Tulos on luettelo rivejä edustavia tupleja. ORM-versiossa käytät `session.query(User)` -komentoa valitaksesi kaikki käyttäjät ja käytät sarakkeita käyttämällä olioattribuutteja (esim. `user.name`). Tulos on luettelo `User`-olioita. Huomaa, että ORM käsittelee automaattisesti taulukon sarakkeiden kartoituksen olioattribuutteihin.

Datan suodattaminen (WHERE-lause)

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import select, and_, or_

# Valitse käyttäjät, joiden nimi on 'Alice'
select_stmt = select(users_table).where(users_table.c.name == 'Alice')
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)

# Valitse käyttäjät, joiden nimi on 'Alice' ja sähköposti sisältää 'example.com'
select_stmt = select(users_table).where(
    and_(
        users_table.c.name == 'Alice',
        users_table.c.email.like('%example.com%')
    )
)
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            # Valitse käyttäjät, joiden nimi on 'Alice'
users = session.query(User).filter(User.name == 'Alice').all()

for user in users:
    print(user.name, user.email)

# Valitse käyttäjät, joiden nimi on 'Alice' ja sähköposti sisältää 'example.com'
users = session.query(User).filter(
    User.name == 'Alice',
    User.email.like('%example.com%')
).all()

for user in users:
    print(user.name, user.email)
            

              
                Copy
              
            
          

Core-versiossa käytät `where`-lausetta datan suodattamiseen. Voit käyttää loogisia operaattoreita, kuten `and_` ja `or_`, yhdistämään ehtoja. ORM-versiossa käytät `filter`-metodia, joka tarjoaa olio-ohjelmoidumman tavan määrittää suodatusehdot. Useat `filter`-kutsut vastaavat `and_`-operaattorin käyttöä.

Datan järjestäminen (ORDER BY -lause)

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import select

# Valitse käyttäjät järjestettynä nimen mukaan (nouseva)
select_stmt = select(users_table).order_by(users_table.c.name)
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)

# Valitse käyttäjät järjestettynä nimen mukaan (laskeva)
from sqlalchemy import desc
select_stmt = select(users_table).order_by(desc(users_table.c.name))
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            # Valitse käyttäjät järjestettynä nimen mukaan (nouseva)
users = session.query(User).order_by(User.name).all()

for user in users:
    print(user.name, user.email)

# Valitse käyttäjät järjestettynä nimen mukaan (laskeva)
from sqlalchemy import desc
users = session.query(User).order_by(desc(User.name)).all()

for user in users:
    print(user.name, user.email)
            

              
                Copy
              
            
          

Sekä Core- että ORM-versiossa käytät `order_by`-lausetta tulosten lajitteluun. Voit käyttää `desc`-funktiota määrittääksesi laskevan järjestyksen. Syntaksi on hyvin samankaltainen, mutta ORM käyttää olioattribuutteja sarakeviittauksiin.

Tulosten rajoittaminen (LIMIT- ja OFFSET-lausekkeet)

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import select

# Valitse ensimmäiset 5 käyttäjää
select_stmt = select(users_table).limit(5)
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)

# Valitse käyttäjät alkaen 6. käyttäjästä (offset 5), raja 5
select_stmt = select(users_table).offset(5).limit(5)
result = connection.execute(select_stmt)
users = result.fetchall()

for user in users:
    print(user)
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            # Valitse ensimmäiset 5 käyttäjää
users = session.query(User).limit(5).all()

for user in users:
    print(user.name, user.email)

# Valitse käyttäjät alkaen 6. käyttäjästä (offset 5), raja 5
users = session.query(User).offset(5).limit(5).all()

for user in users:
    print(user.name, user.email)
            

              
                Copy
              
            
          

Sekä Core että ORM käyttävät `limit`- ja `offset`-metodeja palautettujen tulosten määrän hallintaan. Syntaksi on lähes identtinen.

Taulujen yhdistäminen (JOIN-lause)

Taulujen yhdistäminen on monimutkaisempi operaatio, joka korostaa Core- ja ORM-versioiden välisiä eroja. Oletetaan, että meillä on toinen taulukko nimeltä `addresses`, jossa on sarakkeet `id`, `user_id` ja `address`.

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import Table, Column, Integer, String, ForeignKey

addresses_table = Table(
    'addresses',
    metadata,
    Column('id', Integer, primary_key=True),
    Column('user_id', Integer, ForeignKey('users.id')),
    Column('address', String(200))
)

metadata.create_all(engine)

# Valitse käyttäjät ja heidän osoitteensa
select_stmt = select(users_table, addresses_table).where(users_table.c.id == addresses_table.c.user_id)
result = connection.execute(select_stmt)
users_addresses = result.fetchall()

for user, address in users_addresses:
    print(user.name, address.address)
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            from sqlalchemy import Column, Integer, String, ForeignKey
from sqlalchemy.orm import relationship

class Address(Base):
    __tablename__ = 'addresses'
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    user_id = Column(Integer, ForeignKey('users.id'))
    address = Column(String(200))
    user = relationship("User", back_populates="addresses") # Määritä suhde käyttäjään

User.addresses = relationship("Address", back_populates="user")

Base.metadata.create_all(engine)

# Valitse käyttäjät ja heidän osoitteensa
users = session.query(User).all()

for user in users:
    for address in user.addresses:
        print(user.name, address.address)
            

              
                Copy
              
            
          

Core-versiossa määrität eksplisiittisesti liitosehdon käyttämällä `where`-lausetta. Haet tulokset tupleina ja käytät sarakkeita indeksin perusteella. ORM-versiossa määrität suhteen `User`- ja `Address`-luokkien välillä käyttämällä `relationship`-funktiota. Tämän avulla voit käyttää käyttäjään liittyviä osoitteita suoraan `user.addresses`-attribuutin kautta. ORM käsittelee liitoksen implisiittisesti. `back_populates`-argumentti pitää suhteen molemmat puolet synkronoituna.

Datan lisääminen

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import insert

# Lisää uusi käyttäjä
insert_stmt = insert(users_table).values(name='Bob', email='bob@example.com')
result = connection.execute(insert_stmt)

# Hae juuri lisätyn rivin tunnus
inserted_id = result.inserted_primary_key[0]
print(f"Lisätty käyttäjä, jonka tunnus on: {inserted_id}")
connection.commit()
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            # Lisää uusi käyttäjä
new_user = User(name='Bob', email='bob@example.com')
session.add(new_user)
session.commit()

# Hae juuri lisätyn rivin tunnus
print(f"Lisätty käyttäjä, jonka tunnus on: {new_user.id}")
            

              
                Copy
              
            
          

Core-versiossa käytät `insert`-funktiota ja annat lisättävät arvot. Sinun on vahvistettava tapahtuma muutosten säilyttämiseksi. ORM-versiossa luot `User`-olion, lisäät sen istuntoon ja vahvistat istunnon. ORM seuraa automaattisesti muutoksia ja käsittelee lisäysprosessin. `new_user.id`-arvon käyttäminen commitin jälkeen hakee määritetyn perusavaimen.

Datan päivittäminen

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import update

# Päivitä käyttäjän, jonka tunnus on 1, sähköposti
update_stmt = update(users_table).where(users_table.c.id == 1).values(email='new_email@example.com')
result = connection.execute(update_stmt)
print(f"Päivitetty {result.rowcount} riviä")
connection.commit()
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            # Päivitä käyttäjän, jonka tunnus on 1, sähköposti
user = session.query(User).filter(User.id == 1).first()
if user:
    user.email = 'new_email@example.com'
    session.commit()
    print("Käyttäjä päivitetty onnistuneesti")
else:
    print("Käyttäjää ei löydy")
            

              
                Copy
              
            
          

Core-versiossa käytät `update`-funktiota ja määrität päivitettävät sarakkeet ja where-lauseen. Sinun on vahvistettava tapahtuma. ORM-versiossa haet `User`-olion, muokkaat sen attribuutteja ja vahvistat istunnon. ORM seuraa automaattisesti muutoksia ja päivittää vastaavan rivin tietokannassa.

Datan poistaminen

SQLAlchemy Core:

            from sqlalchemy import delete

# Poista käyttäjä, jonka tunnus on 1
delete_stmt = delete(users_table).where(users_table.c.id == 1)
result = connection.execute(delete_stmt)
print(f"Poistettu {result.rowcount} riviä")
connection.commit()
            

              
                Copy
              
            
          

SQLAlchemy ORM:

            # Poista käyttäjä, jonka tunnus on 1
user = session.query(User).filter(User.id == 1).first()
if user:
    session.delete(user)
    session.commit()
    print("Käyttäjä poistettu onnistuneesti")
else:
    print("Käyttäjää ei löydy")
            

              
                Copy
              
            
          

Core-versiossa käytät `delete`-funktiota ja määrität where-lauseen. Sinun on vahvistettava tapahtuma. ORM-versiossa haet `User`-olion, poistat sen istunnosta ja vahvistat istunnon. ORM käsittelee poistoprosessin.

Suorituskykynäkökohdat

SQLAlchemy Core tarjoaa yleensä paremman suorituskyvyn monimutkaisille kyselyille, koska sen avulla voit kirjoittaa erittäin optimoituja SQL-lauseita suoraan. Olio-ohjelmoinnin operaatioiden kääntämisessä SQL:ksi on vähemmän yleiskustannuksia. Tämä kuitenkin tapahtuu kehitystyön lisääntymisen kustannuksella. Raaka SQL voi joskus olla tietokantakohtaista ja vähemmän siirrettävää.

SQLAlchemy ORM voi olla hitaampi tietyissä operaatioissa olioiden kartoittamisen vuoksi tietokantariveihin ja päinvastoin. Monissa yleisissä käyttötapauksissa suorituskykyero on kuitenkin merkityksetön, ja yksinkertaistetun kehityksen edut ovat suuremmat kuin suorituskykykustannukset. ORM tarjoaa myös välimuistimekanismeja, jotka voivat parantaa suorituskykyä joissakin tilanteissa. Tekniikoiden, kuten innokkaan latauksen (`joinedload`, `subqueryload`), käyttö voi parantaa suorituskykyä merkittävästi käsiteltäessä liittyviä olioita.

Kompromissit:

• Core: Nopeampi suoritusnopeus, enemmän hallintaa, jyrkempi oppimiskäyrä, enemmän verbaalista koodia.
• ORM: Hitaampi suoritusnopeus (mahdollisesti), vähemmän hallintaa, helpompi oppia, ytimekkäämpää koodia.

Joustavuusnäkökohdat

SQLAlchemy Core tarjoaa maksimaalisen joustavuuden, koska sinulla on täydellinen hallinta SQL-lausekkeisiin. Tämä on erityisen tärkeää käsiteltäessä monimutkaisia kyselyitä, tietokantakohtaisia ominaisuuksia tai suorituskykykriittisiä toimintoja. Voit hyödyntää kehittyneitä SQL-ominaisuuksia, kuten ikkunafunktioita, yleisiä taulukkolausekkeita (CTE) ja tallennettuja proseduureja suoraan.

SQLAlchemy ORM tarjoaa vähemmän joustavuutta, koska se abstrahoi alla olevan SQL:n. Vaikka se tukee monia yleisiä SQL-ominaisuuksia, se ei ehkä sovellu erittäin erikoistuneisiin tai tietokantakohtaisiin toimintoihin. Saatat joutua siirtymään Core-tilaan tietyissä tehtävissä, jos ORM ei tarjoa vaadittuja toimintoja. SQLAlchemy mahdollistaa Coren ja ORM:n yhdistämisen ja sovittamisen samassa sovelluksessa, mikä tarjoaa molempien maailmojen parhaat puolet.

Helppokäyttöisyysnäkökohdat

SQLAlchemy ORM on yleensä helpompi käyttää kuin SQLAlchemy Core, erityisesti yksinkertaisissa CRUD (Create, Read, Update, Delete) -operaatioissa. Olio-ohjelmointilähestymistapa yksinkertaistaa kehitystä ja vähentää pohjakoodia. Voit keskittyä sovelluslogiikkaan sen sijaan, että keskittyisit SQL-syntaksin yksityiskohtiin.

SQLAlchemy Core vaatii syvempää SQL:n ja tietokantakonseptien ymmärtämistä. Se voi olla verbaalisempaa ja vaatia enemmän koodia saman tehtävän suorittamiseen kuin ORM. Tämä antaa sinulle kuitenkin myös enemmän hallintaa ja näkyvyyttä tietokantavuorovaikutuksiin.

Milloin käyttää Core vs. ORM

Käytä SQLAlchemy Corea, kun:

• Tarvitset maksimaalisen suorituskyvyn ja hallinnan SQL:ään.
• Käsittelet monimutkaisia kyselyitä tai tietokantakohtaisia ominaisuuksia.
• Sinulla on vahva käsitys SQL:stä ja tietokantakonsepteista.
• Olioiden kartoittamisen yläpuoli on kohtuuton.
• Työskentelet vanhan tietokannan kanssa, jossa on monimutkaisia skeemoja.

Käytä SQLAlchemy ORM:ää, kun:

• Asetat etusijalle helppokäyttöisyyden ja nopean kehityksen.
• Työskentelet uuden sovelluksen kanssa, jossa on hyvin määritelty oliomalli.
• Sinun on yksinkertaistettava yleisiä CRUD-operaatioita.
• Suorituskyky ei ole ensisijainen huolenaihe (tai sitä voidaan optimoida välimuistilla ja innokkaalla latauksella).
• Haluat hyödyntää olio-ohjelmoinnin ominaisuuksia, kuten kapselointia ja perintää.

Tosielämän esimerkkejä ja näkökohtia

Tarkastellaan joitain tosielämän skenaarioita ja sitä, miten valinta Coren ja ORM:n välillä voi vaikuttaa:

1. Verkkokauppa-alusta: Verkkokauppa-alusta, joka hallinnoi miljoonia tuotteita ja asiakastapahtumia, voi hyötyä SQLAlchemy Coren käytöstä sen tärkeimmässä datan käyttökerroksessa, erityisesti suorituskykykriittisissä kyselyissä, kuten tuotehaut ja tilausten käsittely. ORM:ää voitaisiin käyttää vähemmän kriittisiin toimintoihin, kuten käyttäjäprofiilien ja tuoteluokkien hallintaan.

2. Datan analysointisovellus: Datan analysointisovellus, joka vaatii monimutkaisia yhdistelmiä ja datan muunnoksia, hyötyisi todennäköisesti SQLAlchemy Coresta, mikä mahdollistaa erittäin optimoidut SQL-kyselyt ja tietokantakohtaisten analyyttisten toimintojen käytön.

3. Sisällönhallintajärjestelmä (CMS): CMS, joka hallinnoi artikkeleita, sivuja ja mediasisältöjä, voisi käyttää tehokkaasti SQLAlchemy ORM:ää sen sisällönhallintaominaisuuksiin, mikä yksinkertaistaa sisällön luomista, muokkaamista ja hakemista. Corea voitaisiin käyttää mukautettuihin hakutoimintoihin tai monimutkaisiin sisällön suhteisiin.

4. Rahoituskauppajärjestelmä: Suurtaajuinen kaupankäyntijärjestelmä käyttäisi lähes varmasti SQLAlchemy Corea äärimmäisen latenssiherkkyyden ja hienojakoisen hallinnan tarpeen vuoksi tietokantavuorovaikutuksissa. Jokainen mikrosekunti lasketaan!

5. Sosiaalisen median alusta: Sosiaalisen median alusta voisi käyttää hybridilähestymistapaa. ORM käyttäjätilien, viestien ja kommenttien hallintaan ja Core monimutkaisiin graafikyselyihin löytääkseen yhteyksiä käyttäjien välillä tai analysoidakseen trendejä.

Kansainvälistämisnäkökohdat: Kun suunnittelet tietokantaskeemoja maailmanlaajuisille sovelluksille, harkitse Unicode-datatyyppien (esim. `NVARCHAR`) käyttöä useiden kielten tukemiseksi. SQLAlchemy käsittelee Unicode-koodauksen läpinäkyvästi. Harkitse myös päivämäärien ja aikojen tallentamista standardoidussa muodossa (esim. UTC) ja muuntamista ne käyttäjän paikalliseen aikavyöhykkeeseen sovelluskerroksessa.

Johtopäätös

SQLAlchemy Core ja ORM tarjoavat erilaisia lähestymistapoja tietokantavuorovaikutuksiin, joista jokaisella on omat vahvuutensa ja heikkoutensa. SQLAlchemy Core tarjoaa maksimaalisen suorituskyvyn ja joustavuuden, kun taas SQLAlchemy ORM yksinkertaistaa kehitystä ja tarjoaa olio-ohjelmoidun lähestymistavan. Valinta Coren ja ORM:n välillä riippuu sovelluksesi erityisvaatimuksista. Monissa tapauksissa hybridilähestymistapa, jossa yhdistyvät sekä Coren että ORM:n vahvuudet, on paras ratkaisu. Kunkin lähestymistavan vivahteiden ymmärtäminen antaa sinun tehdä tietoisia päätöksiä ja rakentaa vankkoja ja tehokkaita tietokantasovelluksia. Muista ottaa huomioon suorituskykyvaikutukset, joustavuusvaatimukset ja helppokäyttöisyys, kun valitset SQLAlchemy Coren ja ORM:n välillä.