本文分享自华为云社区《Python数据库编程全指南SQLite和MySQL实践》，作者： 柠檬味拥抱。
1. 安装必要的库
首先，我们需要安装 Python 的数据库驱动程序，以便与 SQLite 和 MySQL 进行交互。对于 SQLite，Python 自带了支持；而对于 MySQL，我们需要安装额外的库，如mysql-connector-python。
# 安装 MySQL 连接器pip install mysql-connector-python
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2. 连接 SQLite 数据库
SQLite 是一种轻量级的嵌入式数据库，无需服务器即可使用。以下是如何连接并操作 SQLite 数据库的示例代码：
import sqlite3
# 连接到 SQLite 数据库conn = sqlite3.connect('example.db')
# 创建一个游标对象cursor = conn.cursor()
# 创建表cursor.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT, age INTEGER)''')
# 插入数据cursor.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", ('Alice', 30))cursor.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", ('Bob', 25))
# 查询数据cursor.execute("SELECT * FROM users")rows = cursor.fetchall()for row in rows: print(row)
# 提交并关闭连接conn.commit()conn.close()
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3. 连接 MySQL 数据库
MySQL 是一种常见的关系型数据库管理系统。使用 Python 连接 MySQL 需要使用相应的库，比如mysql-connector-python。以下是连接并操作 MySQL 数据库的示例代码：
import mysql.connector
# 连接到 MySQL 数据库conn = mysql.connector.connect( host="localhost", user="username", password="password", database="mydatabase")
# 创建一个游标对象cursor = conn.cursor()
# 创建表cursor.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255), age INT)''')
# 插入数据sql = "INSERT INTO users (name, age) VALUES (%s, %s)"val = ("Alice", 30)cursor.execute(sql, val)
# 查询数据cursor.execute("SELECT * FROM users")rows = cursor.fetchall()for row in rows: print(row)
# 提交并关闭连接conn.commit()conn.close()
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4. 代码解析
连接数据库：使用sqlite3.connect()连接 SQLite 数据库，使用mysql.connector.connect()连接 MySQL 数据库。
创建表：通过执行 SQL 语句创建表，使用cursor.execute()方法执行。
插入数据：执行插入数据的 SQL 语句，使用cursor.execute()方法并传入参数。
查询数据：执行查询数据的 SQL 语句，使用cursor.execute()方法，然后使用cursor.fetchall()获取所有查询结果。
提交和关闭连接：对于 SQLite，使用conn.commit()提交事务并使用conn.close()关闭连接。对于 MySQL，同样使用conn.commit()提交事务，但需要使用conn.close()关闭连接。
通过这些示例代码，你可以轻松地使用 Python 连接和操作 SQLite 和 MySQL 数据库。务必记住在实际应用中，要处理好异常情况，并采取安全措施，如防止 SQL 注入等。
5. 数据库连接参数
在连接数据库时，需要提供一些参数以确保正确的连接。对于 SQLite，只需提供数据库文件的路径即可。而对于 MySQL，除了数据库名称外，还需要提供主机名、用户名和密码等信息。
sqlite3.connect('example.db')
conn = mysql.connector.connect( host="localhost", user="username", password="password", database="mydatabase")
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6. 数据库操作的异常处理
在实际应用中，数据库操作可能会出现各种异常情况，比如连接失败、SQL 语法错误等。因此，在进行数据库操作时，务必添加适当的异常处理机制，以提高程序的健壮性和稳定性。
以下是一个简单的异常处理示例：
import sqlite3import mysql.connector
try: # SQLite 连接 conn_sqlite = sqlite3.connect('example.db') cursor_sqlite = conn_sqlite.cursor()
# MySQL 连接 conn_mysql = mysql.connector.connect( host="localhost", user="username", password="password", database="mydatabase" ) cursor_mysql = conn_mysql.cursor()
# 进行数据库操作（省略）
except sqlite3.Error as e: print("SQLite error:", e)
except mysql.connector.Error as e: print("MySQL error:", e)
finally: # 关闭连接 if conn_sqlite: conn_sqlite.close() if conn_mysql: conn_mysql.close()
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7. 参数化查询
在执行 SQL 语句时，尤其是涉及用户输入的情况下，应该使用参数化查询来防止 SQL 注入攻击。参数化查询可以确保用户输入不会被误解为 SQL 代码的一部分。
下面是一个使用参数化查询的示例：
import sqlite3import mysql.connector
# SQLite 连接conn_sqlite = sqlite3.connect('example.db')cursor_sqlite = conn_sqlite.cursor()
# MySQL 连接conn_mysql = mysql.connector.connect( host="localhost", user="username", password="password", database="mydatabase")cursor_mysql = conn_mysql.cursor()
# 参数化查询name = "Alice"age = 30
# SQLite 参数化查询cursor_sqlite.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", (name, age))
# MySQL 参数化查询sql = "INSERT INTO users (name, age) VALUES (%s, %s)"val = (name, age)cursor_mysql.execute(sql, val)
# 提交事务并关闭连接conn_sqlite.commit()conn_sqlite.close()
conn_mysql.commit()conn_mysql.close()
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8. ORM 框架
ORM（Object-Relational Mapping）框架可以将数据库表的行映射为 Python 对象，简化了数据库操作。在 Python 中，有许多流行的 ORM 框架，比如 SQLAlchemy、Django 的 ORM 等。这些框架提供了高级的抽象和功能，使得与数据库的交互更加方便和直观。
以下是一个使用 SQLAlchemy 进行数据库操作的示例：
from sqlalchemy import create_engine, Column, Integer, Stringfrom sqlalchemy.ext.declarative import declarative_basefrom sqlalchemy.orm import sessionmaker
# 创建引擎engine = create_engine('sqlite:///example.db', echo=True)
# 声明基类Base = declarative_base()
# 定义映射类class User(Base): __tablename__ = 'users'
id = Column(Integer, primary_key=True) name = Column(String) age = Column(Integer)
# 创建数据表Base.metadata.create_all(engine)
# 创建会话Session = sessionmaker(bind=engine)session = Session()
# 插入数据user1 = User(name='Alice', age=30)user2 = User(name='Bob', age=25)session.add(user1)session.add(user2)session.commit()
# 查询数据users = session.query(User).all()for user in users: print(user.id, user.name, user.age)
# 关闭会话session.close()
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9. 使用 SQLite 内存数据库
除了连接到文件中的 SQLite 数据库，还可以使用 SQLite 内存数据库。SQLite 内存数据库完全存储在 RAM 中，对于临时性的数据处理或测试非常方便。
以下是一个使用 SQLite 内存数据库的示例：
import sqlite3
# 连接到内存数据库conn = sqlite3.connect(':memory:')
# 创建一个游标对象cursor = conn.cursor()
# 创建表cursor.execute('''CREATE TABLE users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT, age INTEGER)''')
# 插入数据cursor.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", ('Alice', 30))cursor.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", ('Bob', 25))
# 查询数据cursor.execute("SELECT * FROM users")rows = cursor.fetchall()for row in rows: print(row)
# 提交并关闭连接conn.commit()conn.close()
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10. 数据库连接池
在高并发的应用中，频繁地打开和关闭数据库连接会消耗大量资源。为了提高性能，可以使用数据库连接池技术，将数据库连接预先创建好并保存在池中，需要时从池中获取连接，使用完毕后归还到池中。
以下是使用sqlitepool库实现 SQLite 数据库连接池的示例：
from sqlitepool import ConnectionPool
# 创建数据库连接池pool = ConnectionPool('example.db', max_connections=5)
# 从连接池中获取连接conn = pool.getconn()
# 创建游标对象cursor = conn.cursor()
# 执行查询cursor.execute("SELECT * FROM users")rows = cursor.fetchall()for row in rows: print(row)
# 释放连接回连接池pool.putconn(conn)
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11. 性能优化
在进行大规模数据操作时，需要考虑性能优化。一些常见的性能优化策略包括：
使用索引来加速查询。
合理设计数据库结构，避免过度规范化或反规范化。
批量操作数据，减少数据库交互次数。
缓存查询结果，减少重复查询数据库的次数。
12. 使用异步数据库库
随着异步编程的流行，出现了许多支持异步操作的数据库库，如aiosqlite和aiomysql。这些库可以与异步框架（如 asyncio）结合使用，提高程序的并发性能。
以下是一个使用aiosqlite库进行异步 SQLite 数据库操作的示例：
import asyncioimport aiosqlite
async def main(): # 连接到 SQLite 数据库 async with aiosqlite.connect('example.db') as db: # 创建一个游标对象 cursor = await db.cursor()
# 创建表 await cursor.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT, age INTEGER)''')
# 插入数据 await cursor.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", ('Alice', 30)) await cursor.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", ('Bob', 25))
# 查询数据 await cursor.execute("SELECT * FROM users") rows = await cursor.fetchall() for row in rows: print(row)
# 运行异步主程序asyncio.run(main())
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13. 数据库迁移
在实际项目中，随着需求的变化，可能需要对数据库结构进行修改，这时候就需要进行数据库迁移（Migration）。数据库迁移工具可以帮助我们管理数据库结构变更的过程，并确保数据的一致性。
对于 SQLite，可以使用sqlite3自带的支持。对于 MySQL 等数据库，常用的迁移工具包括Alembic、django.db.migrations等。
以下是一个简单的数据库迁移示例（以 SQLite 为例）：
import sqlite3
# 连接到 SQLite 数据库conn = sqlite3.connect('example.db')cursor = conn.cursor()
# 执行迁移操作（修改表结构）cursor.execute("ALTER TABLE users ADD COLUMN email TEXT")
# 提交并关闭连接conn.commit()conn.close()
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14. 备份与恢复
定期备份数据库是保障数据安全的重要措施之一。备份可以通过数据库管理工具或编程方式来实现，具体方法取决于数据库类型和需求。
以下是一个简单的备份数据库的示例（以 SQLite 为例）：
import shutil
# 备份数据库文件shutil.copyfile('example.db', 'example_backup.db')
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在实际应用中，备份数据库时需要考虑数据库是否处于活动状态、备份文件存储位置、备份周期等因素。
15. 使用环境变量管理数据库连接信息
在实际项目中，将数据库连接信息硬编码在代码中可能不够安全或不够灵活。一种更好的做法是使用环境变量来管理敏感信息，比如数据库的主机名、用户名和密码等。
以下是一个使用环境变量管理数据库连接信息的示例：
import osimport sqlite3import mysql.connector
# 从环境变量中获取数据库连接信息DB_HOST = os.getenv('DB_HOST', 'localhost')DB_USER = os.getenv('DB_USER', 'username')DB_PASSWORD = os.getenv('DB_PASSWORD', 'password')DB_NAME = os.getenv('DB_NAME', 'mydatabase')
# SQLite 连接conn_sqlite = sqlite3.connect('example.db')cursor_sqlite = conn_sqlite.cursor()
# MySQL 连接conn_mysql = mysql.connector.connect( host=DB_HOST, user=DB_USER, password=DB_PASSWORD, database=DB_NAME)cursor_mysql = conn_mysql.cursor()
# 进行数据库操作（省略）
# 关闭连接conn_sqlite.close()conn_mysql.close()
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通过使用环境变量，我们可以轻松地在不同的环境中切换数据库连接信息，而无需修改代码。
16. 使用配置文件管理数据库连接信息
除了使用环境变量，还可以使用配置文件来管理数据库连接信息。这种方法更加灵活，可以根据需要配置不同的环境，如开发环境、测试环境和生产环境等。
以下是一个使用配置文件管理数据库连接信息的示例：
import configparserimport sqlite3import mysql.connector
# 从配置文件中读取数据库连接信息config = configparser.ConfigParser()config.read('config.ini')
DB_HOST = config.get('Database', 'host')DB_USER = config.get('Database', 'user')DB_PASSWORD = config.get('Database', 'password')DB_NAME = config.get('Database', 'database')
# SQLite 连接conn_sqlite = sqlite3.connect('example.db')cursor_sqlite = conn_sqlite.cursor()
# MySQL 连接conn_mysql = mysql.connector.connect( host=DB_HOST, user=DB_USER, password=DB_PASSWORD, database=DB_NAME)cursor_mysql = conn_mysql.cursor()
# 进行数据库操作（省略）
# 关闭连接conn_sqlite.close()conn_mysql.close()
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通过配置文件的方式，我们可以将数据库连接信息集中管理，便于维护和修改。
17. 数据库连接的安全性考虑
在连接数据库时，需要考虑安全性问题，特别是涉及到密码和敏感信息的处理。一些常见的安全性措施包括：
通过采取这些安全性措施，可以有效保护数据库连接信息和数据的安全。
总结
本文介绍了使用 Python 进行数据库连接与操作的多种方法和技术。首先，我们学习了如何使用 Python 连接和操作 SQLite 和 MySQL 数据库，包括创建表、插入数据、查询数据等基本操作。然后，我们探讨了一些高级技术，如参数化查询、ORM 框架、异步数据库库、数据库迁移、备份与恢复等，这些技术可以提高数据库操作的效率和安全性。此外，我们还介绍了如何使用环境变量和配置文件来管理数据库连接信息，以及一些数据库连接的安全性考虑。通过这些技术和方法，我们可以更好地管理和保护数据库，使得数据库编程更加安全、灵活和高效。
在实际项目中，我们需要根据项目需求和安全标准选择合适的技术和工具，确保数据库连接和操作的安全性和可靠性。同时，我们也要不断学习和探索新的技术，以跟上数据库领域的发展和变化。希望本文能够帮助读者更好地理解和应用 Python 数据库编程的相关知识，为实际项目开发提供帮助和指导。
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