3.1 数据库与 ORM 入门

本章目标：搞懂数据库、SQL、ORM 这三个概念，以及它们之间的关系。纯概念章节，不用写代码。

1. 为什么需要数据库？

前面内存版 CRUD 有个致命问题：数据存在 Python 字典里，服务一重启数据就没了。真实项目的数据必须持久化保存，这就是数据库的职责。

数据库相比直接写文件的优势：高效查询（百万数据毫秒级检索）、并发安全（多人同时读写不乱）、事务保证（转账要么全成功要么全失败）。

2. 关系型数据库长什么样

最主流的是关系型数据库，数据组织成一张张表（table），像 Excel：

users 表

id	username	email	created_at
1	xiaoming	xm@qq.com	2026-01-01
2	xiaohong	xh@qq.com	2026-01-02

posts 表

id	title	author_id
1	我的第一篇文章	1
2	Python 学习笔记	1

术语对照：

表（table）：一类数据的集合，如用户表、文章表
行（row）/ 记录：一条数据，如一个用户
列（column）/ 字段：一个属性，如 username
主键（primary key）：唯一标识一行的字段，通常是自增的 id
外键（foreign key）：指向另一张表主键的字段。posts.author_id = 1 表示这篇文章的作者是 users 表里 id 为 1 的用户——这就是「关系型」的含义

常见的关系型数据库：

数据库	特点	本教程
SQLite	零安装、一个文件就是一个数据库	✅ 教学主力
MySQL	最流行的开源数据库，国内公司主流	讲连接方法
PostgreSQL	功能最强的开源数据库，国外主流	讲连接方法

教学用 SQLite 是完美选择：不用装任何软件，代码和 MySQL/PostgreSQL 几乎完全一样（这正是 SQLAlchemy 的功劳），以后换数据库只改一行连接字符串。

3. SQL：操作数据库的语言

数据库不懂 Python，它只懂 SQL（Structured Query Language）。四个基本操作：

-- 查询（Read）
SELECT * FROM users WHERE age > 18;

-- 插入（Create）
INSERT INTO users (username, email) VALUES ('xiaoming', 'xm@qq.com');

-- 更新（Update）
UPDATE users SET email = 'new@qq.com' WHERE id = 1;

-- 删除（Delete）
DELETE FROM users WHERE id = 1;

这四类操作合称 CRUD（Create、Read、Update、Delete），后端开发 80% 的工作就是各种 CRUD。

你不需要精通 SQL 才能学本教程——ORM 会帮你生成 SQL。但建议了解基本语法，因为调试时经常要看 ORM 生成的 SQL 对不对。

4. ORM：用 Python 对象操作数据库

直接在 Python 里拼 SQL 字符串又丑又危险（SQL 注入漏洞）。ORM（Object Relational Mapping，对象关系映射）把两个世界对应起来：

数据库世界	Python 世界
表 users	类 `User`
一行记录	一个对象 `user`
一个字段	一个属性 `user.username`

对比一下：

# 不用 ORM：手写 SQL
cursor.execute(
    "INSERT INTO users (username, email) VALUES (?, ?)",
    ("xiaoming", "xm@qq.com"),
)

# 用 ORM（SQLAlchemy）
user = User(username="xiaoming", email="xm@qq.com")
db.add(user)
db.commit()

# 不用 ORM
rows = cursor.execute("SELECT * FROM users WHERE age > ?", (18,)).fetchall()
name = rows[0][1]          # 用下标取字段，极易出错

# 用 ORM
users = db.scalars(select(User).where(User.age > 18)).all()
name = users[0].username   # 对象属性，编辑器有补全

ORM 的价值：

不拼 SQL 字符串，天然防注入
面向对象，代码可读、编辑器可补全
跨数据库：同一套代码，SQLite/MySQL/PostgreSQL 通用
管理关系：post.author.username 直接访问关联数据，不用手写 JOIN

代价是要学习 ORM 自己的 API——这正是接下来几章的内容。

5. SQLAlchemy 的两大组件

SQLAlchemy 分为两层，初学者容易被网上新旧教程混淆，这里说清楚：

Core：底层，负责连接管理和 SQL 表达式构建
ORM：高层，就是我们说的「类 ↔ 表」映射，构建在 Core 之上

我们主要学 ORM 层。另外注意版本：SQLAlchemy 2.0（2023 年发布）改进了大量语法。本教程全部使用 2.0 风格（Mapped / mapped_column / select()），如果你看到旧教程里的 Column(...)、db.query(User)，那是 1.x 老风格——能用，但新项目建议用新风格。

6. 接下来的学习路径

第三部分我们先脱离 FastAPI，用纯 Python 脚本学 SQLAlchemy（这样概念更清晰），路径是：

连接数据库（engine 和 Session）→ 下一章
定义模型（表结构）
CRUD 操作
表关系（一对多、多对多）

学完后第四部分再把它装进 FastAPI。

本章小结

数据库负责持久化数据；关系型数据库以表存储，靠外键建立关联
SQL 是数据库的操作语言，核心是 CRUD 四类操作
ORM 把表映射成类、把行映射成对象，让你用 Python 风格操作数据库
本教程用 SQLAlchemy 2.0 语法 + SQLite 教学

下一章：3.2 安装与连接数据库

1. 为什么需要数据库？​

2. 关系型数据库长什么样​

3. SQL：操作数据库的语言​

4. ORM：用 Python 对象操作数据库​

5. SQLAlchemy 的两大组件​

6. 接下来的学习路径​

本章小结​