7.3　MySQL数据库

尽管用文件形式将数据保存到磁盘，已经是一种不错的方式。但是，人们还是发明了更具有格式化特点，并且写入和读取更快速便捷的东西——数据库。维基百科对数据库有比较详细的说明：

数据库指的是以一定方式储存在一起、能为多个用户共享、具有尽可能小的冗余度、与应用程序彼此独立的数据集合。

到目前为止，地球上有以下三种类型的数据。

• 关系型数据库：MySQL、Microsoft Access、SQL Server、Oracle……
• 非关系型数据库：MongoDB、BigTable（Google）……
• 键值数据库：Apache Cassandra（Facebook）、LevelDB（Google）……

7.3.1　MySQL概况

MySQL是一个使用非常广泛的数据库，很多网站都使用它。关于这个数据库有很多传说，例如维基百科上有这么一段：

MySQL原本是一个开放源代码的关系数据库管理系统，原开发者为瑞典的MySQL AB公司，该公司于2008年被太阳微系统（Sun Microsystems）收购。2009年，甲骨文公司（Oracle）收购太阳微系统公司，MySQL成为Oracle旗下产品。

MySQL在过去由于性能高、成本低、可靠性好，已经成为最流行的开源数据库，因此被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。随着MySQL的不断成熟，也逐渐被用于更多大规模网站和应用，比如维基百科、Google和Facebook等网站。非常流行的开源软件组合LAMP中的“M”指的就是MySQL。

但被甲骨文公司收购后，Oracle大幅调涨MySQL商业版的售价，且甲骨文公司不再支持另一个自由软件项目OpenSolaris的发展，因此导致自由软件社区们对于Oracle是否还会持续支持MySQL社区版（MySQL之中唯一的免费版本）有所隐忧，因此原先一些使用MySQL的开源软件逐渐转向其他的数据库。例如维基百科已于2013年正式宣布将从MySQL迁移到MariaDB数据库。

不管怎样，MySQL依然是一个不错的数据库选择，足够支持读者完成一个不小的网站。

7.3.2　安装

你的电脑或许不会天生就有MySQL，它本质上也是一个程序，若有必要，需安装。

我用Ubuntu操作系统演示，因为我相信读者将来在真正的工程项目中，多数情况下要操作Linux系统的服务器，并且，我酷爱用Ubuntu。本书的目标是from beginner to master，不管是不是真的master，也要装得像，Linux能够给你撑门面，这也是推荐使用Ubuntu的原因。

第一步，在shell端运行如下命令：

sudo apt-get install mysql-server

运行完毕就安装好了这个数据库，是不是很简单呢？当然，还要进行配置。

第二步，配置MySQL

安装之后，运行：

service mysqld start

启动MySQL数据库，然后进行下面的操作，对其进行配置。

默认的MySQL安装之后根用户是没有密码的，注意，这里有一个名词“根用户”，其用户名是：root。运行：

$mysql -u root

进入MySQL之后，会看到“>”符号开头，这就是MySQL的命令操作界面了。

下面设置MySQL中的root用户密码，否则，MySQL服务无安全可言了。

mysql> GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO root@localhost IDENTIFIED BY "123456";

用123456作为root用户的密码，应该是非常愚蠢的，在真正的项目中最好别这样做，要用大小写字母与数字混合的密码，且不少于8位。以后如果再登录数据库，就可以用刚才设置的密码了。

7.3.3　运行

安装完就要运行它，并操作这个数据库。

$ mysql -u root -p
Enter password: 

输入数据库的密码，之后出现：

Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 373
Server version: 5.5.38-0ubuntu0.14.04.1 (Ubuntu)
 
Copyright (c) 2000, 2014, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
 
Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.
 
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
 
mysql> 

恭喜你，已经进入到数据操作界面了，接下来就可以对这个数据进行操作了。例如：

mysql> show databases;
+--------------------+
| Database           |
+--------------------+
| information_schema |
| carstore           |
| cutvideo           |
| itdiffer           |
| mysql              |
| performance_schema |
| test               |
+--------------------+

“show databases;”（最后的半角分号别忘记了）命令表示列出当前已经有的数据库。

对数据库的操作，除了用命令之外，还可以使用一些可视化工具，比如phpmyadmin就是不错的。

更多数据库操作的知识，这里就不再介绍了，读者可以参考有关书籍。

MySQL数据库已经安装好，但是Python还不能操作它，还要继续安装Python操作数据库的模块——python-MySQLdb

7.3.4　安装python-MySQLdb

python-MySQLdb是一个接口程序，Python通过它对MySQL数据实现各种操作。

在编程中会遇到很多类似的接口程序，通过接口程序对另外一个对象进行操作。接口程序就好比钥匙，如果要开锁，直接用手指去捅肯定是不行的，必须借助工具插入到锁孔中，把锁打开，门开了，就可以操作门里面的东西了，那么打开锁的工具就是接口程序。谁都知道，用对应的钥匙开锁是最好的，如果用别的工具（比如锤子）或许不便利（当然，具有特殊开锁能力的人除外），也就是接口程序，编码水平等都是考虑因素。

python-MySQLdb就是打开MySQL数据库的钥匙。

如果要源码安装，其源码下载地址：https://pypi.python.org/pypi/MySQL-python/。下载之后就可以安装了。

在Ubuntu操作系统下还可以用软件仓库来安装。

sudo apt-get install build-essential python-dev libmysqlclient-dev
sudo apt-get install python-MySQLdb

也可以用pip来安装：

pip install mysql-python

安装之后，在Python交互模式下：

>>> import MySQLdb 

如果不报错，那么恭喜你，已经安装好了。如果报错，那么恭喜你，可以借着错误信息提高自己的计算机水平。

7.3.5　连接数据库

连接数据库之前要先建立数据库。

$ mysql -u root -p
Enter password:

进入到数据库操作界面：

mysql> 

输入如下命令，建立一个数据库：

mysql> create database qiwsirtest character set utf8;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

注意上面的指令，如果仅仅输入create database qiwsirtest也可以，但是我在后面增加了character set utf8，意思是所建立的数据库qiwsirtest，编码是utf-8，这样存入汉字就不是乱码了。

看到那一行提示：Query OK，1 row affected（0.00 sec），说明这个数据库已经建立好了，名字叫作qiwsirtest

数据库建立之后，就可以用Python通过已经安装的python-MySQLdb来连接这个名字叫作qiwsirtest的库了。

>>> import MySQLdb
>>> conn = MySQLdb.connect(host="localhost", user="root", passwd="123123", db="qiwsirtest", port=3306, charset="utf8")

下面逐个解释上述命令的含义。

• host：等号的后面应该填写MySQL数据库的地址，因为数据库就在本机上，所以使用localhost，注意引号。如果在其他的服务器上，这里应该填写IP地址。一般中小型的网站，数据库和程序都是在同一台服务器（计算机）上，就使用localhost了。
• user：登录数据库的用户名，这里一般填写“root”，还是要注意引号。当然，如果读者命名了别的用户名，就更改为相应用户。但是，不同用户的权限可能不同，所以，在程序中，如果要操作数据库，还要注意所拥有的权限。在这里用root，就什么权限都有了。不过，这种做法在大型系统中是应该避免的。
• passwd：user账户登录MySQL的密码。例子中用的密码是“123123”，不要忘记引号。
• db：就是刚刚通create命令建立的数据库，数据库名字是“qiwsirtest”，还是要注意引号。如果你建立的数据库名字不是这个，就写自己所建数据库的名字。
• port：一般情况，MySQL的默认端口是3306。当MySQL被安装到服务器之后，为了能够允许网络访问，服务器（计算机）要提供一个访问端口给它（服务器管理员可以进行配置端口）。
• charset：这个设置，在很多教程中都不写，结果在真正进行数据存储的时候，发现有乱码。这里将qiwsirtest这个数据库的编码设置为utf-8格式，这样就允许存入汉字而无乱码了。注意，在MySQL设置中，utf-8写成utf8，没有中间的横线，但是在Python文件开头和其他地方设置编码格式的时候要写成utf-8。注：connect中的所有参数，可以只按照顺序把值写入。但是，我推荐读者的写法还是上面的方式，以免出了乱子自己还糊涂。

其实，关于connect的参数还有别的，读者可以到MySQLdb官方查看文档，此处就不再赘述。特别提醒，官方文档是最好的教材，最值得反复阅读。

至此，已经完成了数据库的连接。

7.3.6　数据库表

就数据库而言，连接之后就要对其操作。但是，目前名字叫作qiwsirtest的数据库仅仅是空架子，没有什么可操作的，要操作它，就必须在里面建立“表”，什么是数据库的表呢？下面摘抄维基百科对数据库表的简要解释。

在关系数据库中，数据库表是一系列二维数组的集合，用来代表和储存数据对象之间的关系。它由纵向的列和横向的行组成，例如一个有关作者信息的名为authors的表中，每个列包含的是所有作者的某个特定类型的信息，比如“姓氏”，而每行则包含了某个特定作者的所有信息：姓、名、住址等。

对于特定的数据库表，列的数目一般事先固定，各列之间可以由列名来识别。而行的数目可以随时动态变化，通常每行都可以根据某个（或某几个）列中的数据来识别，称为候选键。

在qiwsirtest中建立一个存储用户名、用户密码、用户邮箱的表，其结构用二维表格表现如下：

特别说明，这里为了简化细节、突出重点，对密码不加密，直接明文保存，虽然这种方式是很不安全的。据小道消息，有的网站居然用明文保存密码，这么做的目的是比较可恶的。就让我在这里，仅仅在这里可恶一次。

因为直接操作数据不是本书重点，但是关联到后面的操作，为了让读者在阅读上连贯，快速地说明建立数据库表并输入内容。

mysql> use qiwsirtest;
Database changed
mysql> show tables;
Empty set (0.00 sec)

用show tables命令显示这个数据库中是否有数据表了，查询结果显示为空。

用如下命令建立一个数据表，这个数据表的内容就是上面所说明的。

mysql>create table users(id int(2) not null primary key auto_increment,username varchar(40),password text,email text)default charset=utf8;

Query OK, 0 rows affected (0.12 sec)

建立的这个数据表名称是：users，其中包含上述字段，可以用下面的方式看一看这个数据表的结构。

查询显示，在qiwsirtest这个数据库中已经有一个表，它的名字是：users。

显示出来表users的结构。

特别提醒：上述所有字段设置仅为演示，在实际开发中，要根据具体情况来确定字段的属性。

如此就得到了一个空表，可以查询看看：

mysql> select * from users;
Empty set (0.01 sec)

向里面插入一条信息：

mysql> insert into users(username,password,email) 
values("qiwsir","123123", "qiwsir@gmail.com");
Query OK, 1 row affected (0.05 sec)
mysql> select * from users;

这样就得到了一个有内容的数据库表。

7.3.7　操作数据库

连接数据库。

>>> import MySQLdb
>>> conn = MySQLdb.connect(host="localhost",user="root",passwd="123123",db= "qiwsirtest",charset="utf8")

Python建立了与数据的连接，其实是建立了一个MySQLdb.connect()的实例对象，或者泛泛地称之为连接对象，Python就是通过连接对象和数据库对话。这个对象常用的方法如下。

• commit()：如果数据库表进行了修改，提交保存当前的数据。当然，如果此用户没有权限就作罢，什么也不会发生。
• rollback()：如果有权限，就取消当前的操作，否则报错。
• cursor（[cursorclass]）：返回连接的游标对象。通过游标执行SQL查询并检查结果。游标比连接支持更多的方法，而且可能在程序中更好用。
• close()：关闭连接。此后，连接对象和游标都不再可用了。Python和数据之间的连接建立起来之后，若要操作数据库，就需要让Python对数据库执行SQL语句。

Python是通过游标执行SQL语句的，所以，连接建立之后，就要利用连接对象得到游标对象，方法如下：

>>> cur = conn.cursor()

此后，就可以利用游标对象的方法对数据库进行操作，那么还得了解游标对象的常用方法，如表7-1所示。

表7-1　游标对象的常用方法

1.插入

例如，要在数据表users中插入一条记录，使得：username="python"，password="123456"，email="python@gmail.com"，这样做：

>>> cur.execute("insert into users (username,password,email) values (%s,%s,%s)", ("python","123456","python@gmail.com"))
1L

没有报错，并且返回一个"1L"结果，说明有一行记录操作成功。不妨进入到“mysql>”交互方式查看（读者可以在另外一个shell中进行操作）：

mysql> select * from users;

怎么没有看到增加的那一条呢？哪里错了？上面也没有报错。

特别注意，通过“cur.execute()”对数据库进行操作之后，没有报错，完全正确，但是不等于数据就已经提交到数据库中了，还必须要用到“MySQLdb.connect”的一个属性：commit()，将数据提交上去，也就是进行了“cur.execute()”操作之后，必须要将数据提交才能有效改变数据库表。

>>> conn.commit()

再到“mysql>”中运行“select*from users”试一试：

mysql> select * from users;

果然如此。

这就如同编写一个文本一样，将文字写到文本上，并不等于文字已经保留在文本文件中了，必须执行“CTRL-S”才能保存。所有以“execute()”执行的各种sql语句之后，要让已经执行的效果保存，都必须运行连接对象的“commit()”方法。

再尝试一下插入多条的那个命令“executemany（query，args）”。

>>> cur.executemany("insert into users (username,password,email) values (%s,%s,%s)",(("google","111222","g@gmail.com"),("facebook","222333","f@face.book"),("github","333444","git@hub.com"),("docker","444555","doc@ker.com")))
4L
>>> conn.commit()

到“mysql>”里面看结果：

mysql> select * from users;

成功插入了多条记录。在“executemany（query，pseq）”中，query还是一条sql语句，但是pseq这时候是一个元组，特别注意括号——一环套一环的括号，这个元组里面的元素也是元组，每个元组分别对应sql语句中的字段列表。

除了插入命令，其他对数据操作的命令都可以用类似上面的方式，比如删除、修改等。

2.查询

如果要从数据库中查询数据，也用游标方法来操作。

>>> cur.execute("select * from users")    
7L

说明从users表汇总查询出来了7条记录。但是，这似乎有点不友好，7条记录在哪里呢？如果在“mysql>”下操作查询命令，一下子就把7条记录列出来了，在这里怎么显示Python的查询结果呢？

要用到游标对象的fetchall()、fetchmany（size=None）、fetchone()、scroll（value，mode='relative'）等方法。

>>> cur.execute("select * from users")    
7L
>>> lines = cur.fetchall()

至此已经将查询到的记录赋值给变量lines了，如果要把它们显示出来，就要用到曾经学习过的循环语句。

>>> for line in lines:
...     print line
... 
(1L, u'qiwsir', u'123123', u'qiwsir@gmail.com')
(2L, u'python', u'123456', u'python@gmail.com')
(3L, u'google', u'111222', u'g@gmail.com')
(4L, u'facebook', u'222333', u'f@face.book')
(5L, u'github', u'333444', u'git@hub.com')
(6L, u'docker', u'444555', u'doc@ker.com')
(7L, u'\u8001\u9f50', u'9988', u'qiwsir@gmail.com')

很好，果然逐条显示出来了。请读者注意，第七条中的u'\u8001\u95f5'，在这里是汉字，只是由于我的shell不能显示罢了，不必惊慌，也不必搭理它。

只想查出第一条，可以吗？当然可以，再看下面：

>>> cur.execute("select * from users where id=1")
1L
>>> line_first = cur.fetchone()                  #只返回一条
>>> print line_first
(1L, u'qiwsir', u'123123', u'qiwsir@gmail.com')

为了对上述过程了解深入，做下面的实验：

>>> cur.execute("select * from users")
7L
>>> print cur.fetchall()
((1L, u'qiwsir', u'123123', u'qiwsir@gmail.com'), (2L, u'python', u'123456', u'python@gmail.com'), (3L, u'google', u'111222', u'g@gmail.com'), (4L, u'facebook', u'222333', u'f@face.book'), (5L, u'github', u'333444', u'git@hub.com'), (6L, u'docker', u'444555', u'doc@ker.com'), (7L, u'\u8001\u9f50', u'9988', u'qiwsir@gmail.com'))

原来，用cur.execute()从数据库查询出来的东西，被“保存在了cur所能找到的某个地方”，要找出这些被保存的东西，需要用cur.fetchall()（或者fechone等），并且找出来之后，作为对象存在。从上面的实验探讨发现，返回值是一个元组对象，里面的每个元素，又是一个一个的元组对象，因此，用for循环就可以一个一个拿出来了。

接着上面的操作，再打印一遍。

>>> print cur.fetchall()
()

怎么是空？不是说作为对象已经存在于内存中了吗？难道这个内存中的对象仅一次有效吗？

不要着急，这就是神奇所在。

通过游标找出来的对象，在读取的时候有一个特点，就是那个游标会移动。在第一次操作了print cur.fetchall()后，因为是将所有的都打印出来，游标就从第一条移动到最后一条。当print结束之后，游标已经在最后一条的后面了。接下来如果再次打印，就空了，最后一条后面没有东西了。

下面还要进行实验，检验上面所说：

>>> cur.execute('select * from users')
7L
>>> print cur.fetchone() 
(1L, u'qiwsir', u'123123', u'qiwsir@gmail.com')
>>> print cur.fetchone()
(2L, u'python', u'123456', u'python@gmail.com')
>>> print cur.fetchone()
(3L, u'google', u'111222', u'g@gmail.com')

这次不再一次性全部打印出来了，而是每次打印一条，从结果中可以看出来，那个游标果然在一条一条向下移动呢。注意，在这次实验中重新运行了查询语句。

那么，既然操作存储在内存中的对象时游标会移动，能不能让游标向上移动，或者移动到指定位置呢？这就是scroll()。

>>> cur.scroll(1)
>>> print cur.fetchone()
(5L, u'github', u'333444', u'git@hub.com')
>>> cur.scroll(-2)
>>> print cur.fetchone()
(4L, u'facebook', u'222333', u'f@face.book')

果然，这个函数能够移动游标，请仔细观察，上面的方式是让游标相对于当前位置向上或者向下移动。即cur.scroll（n）或者cur.scroll（n，"relative"），意思是相对于当前位置向上或者向下移动，若n为正数，则表示向下（向前），若n为负数，则表示向上（向后）

还有一种方式可以实现“绝对”移动，而不是“相对”移动：增加一个参数"absolute"。

但在Python中，序列对象的顺序是从0开始的。

>>> cur.scroll(2, "absolute")               #回到序号是2，但指向第三条
>>> print cur.fetchone()                    #打印，果然是
(3L, u'google', u'111222', u'g@gmail.com')
 
>>> cur.scroll(1, "absolute")
>>> print cur.fetchone()
(2L, u'python', u'123456', u'python@gmail.com')
 
>>> cur.scroll(0, "absolute")               #回到序号是0,即指向第一条
>>> print cur.fetchone()
(1L, u'qiwsir', u'123123', u'qiwsir@gmail.com')

至此，已经熟悉了cur.fetchall()和cur.fetchone()以及cur.scroll()的几个方法，还有一个方法，即游标在序号是1的位置，指向第二条。

>>> cur.fetchmany(3)
((2L, u'python', u'123456', u'python@gmail.com'), (3L, u'google', u'111222', u'g@gmail.com'), (4L, u'facebook', u'222333', u'f@face.book'))

上面这个操作，就是实现了从当前位置（游标指向tuple序号为1的位置，即第二条记录）开始，含当前位置，向下列出3条记录。

读取数据，好像有点啰嗦，但细细琢磨，还是有道理的。

Python总是能够为我们着想的，在连接对象的游标方法中提供了一个参数，可以实现将读取到的数据变成字典形式，这样就提供了另外一种读取方式。

>>> cur = conn.cursor(cursorclass=MySQLdb.cursors.DictCursor)
>>> cur.execute("select * from users")
7L
>>> cur.fetchall()
({'username': u'qiwsir', 'password': u'123123', 'id': 1L, 'email': u'qiwsir@gmail.com'}, {'username': u'mypython', 'password': u'123456', 'id': 2L, 'email': u'python@gmail.com'}, {'username': u'google', 'password': u'111222', 'id': 3L, 'email': u'g@gmail.com'}, {'username': u'facebook', 'password': u'222333', 'id': 4L, 'email': u'f@face.book'}, {'username': u'github', 'password': u'333444', 'id': 5L, 'email': u'git@hub.com'}, {'username': u'docker', 'password': u'444555', 'id': 6L, 'email': u'doc@ker.com'}, {'username': u'\u8001\u9f50', 'password': u'9988', 'id': 7L, 'email': u'qiwsir@gmail.com'})

这样，在元组里面的元素就是一个一个字典：

>>> cur.scroll(0,"absolute")
>>> for line in cur.fetchall():
...     print line["username"]
... 
qiwsir
mypython
google
facebook
github
docker

根据字典对象的特点来读取“键-值”。

7.3.8　更新数据

熟悉了前面的操作，再到这里一切都显得那么简单。但仍要提醒的是，如果更新完毕，和插入数据一样，都需要commit()来提交保存。

>>> cur.execute("update users set username=%s where id=2",("mypython"))
1L
>>> cur.execute("select * from users where id=2")
1L
>>> cur.fetchone()
(2L, u'mypython', u'123456', u'python@gmail.com')

从操作中可以看出，已经将数据库中第二条的用户名修改为mypython了，用的就是update语句。

不过，要真的实现在数据库中的更新，还要运行：

>>> conn.commit()

还有个小尾巴，即当你操作数据完毕，不要忘记关门：

>>> cur.close()
>>> conn.close()

门锁好了，放心离开。