SQLAlchemyとは

SQLAlchemyとは，Pythonの中でよく利用されているORMの1つ．
ORMとは，Object Relational Mapperのことで，簡単に説明すると，テーブルとクラスを1対1に対応させて，そのクラスのメソッド経由でデータを取得したり，変更したりできるようにする存在．

ORMの利点とは

1. 異なるDBの違いを吸収してくれる

DBの種類によらず，同じソースコードで操作できるので，複数のDBを併用する場合や，DBを変更する場合にも，コードの書き換えの必要がない．

2. SQLを書かなくてもよい

MySQLや，SQLite，PostgreSQLなどのDBを操作するにはSQLを使うが，SQLAlchemyを使うと，SQLを直接記述することなしに，DBを"Pythonic"に操作できる．

SQLAlchemyの使い方

簡単な流れとしては，どのDBにどうやって接続するか，設定を行う．(その設定内容を保持したものがエンジンと呼ばれる)
その後，マッピングを行い，セッションを作成する．
そして，そのセッションを使ってDB操作を行う．

1. DBエンジンを作成する

from sqlalchemy import create_engine
engine = create_engine("{dialect}+{driver}://{username}:{password}@{host}:{port}/{database}?charset={charset_type})

のように書き，エンジンのインスタンスを作成する．各要素の説明は以下の表のとおり．

例えば，以下のような感じ．(driverとportとcharset_typeは指定していない．)

engine = create_engine("mysql://scott:tiger@localhost/foo")

2. モデルクラスを作る(テーブル定義を書く)

まずは，モデルベースクラスを作る．

from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base
Base = declarative_base()

そして，このベースクラスを拡張すると，ORMで扱えるモデルクラスになる．
例えば，以下のようにクラスを書けばよい．
また，モデルクラスを定義するときに，メソッドを追加することも可能である．

from sqlalchemy.schema import Column
from sqlalchemy.types import Integer, String

class User(Base):
    __tablename__ = "user"  # テーブル名を指定
    user_id = Column(Integer, primary_key=True)
    first_name = Column(String(255))
    last_name = Column(String(255))
    age = Column(Integer)

    def full_name(self):  # フルネームを返すメソッド
        return "{self.first_name} {self.last_name}"

上で定義したのは以下の表のようなテーブルをマッピングさせたクラス．

このテーブルをDBに作成するには，

Base.metadata.create_all(engine)

これで，Baseを継承しているテーブル郡が一括して作成される．
詳しいテーブル定義の内容は，以下．
SQLAlchemyでのテーブル定義

metadataとは

上のコードでmetadataという言葉が出てきたが，metadataとは，DBの様々な情報を保持しているオブジェクトのこと．
このmetadataを使うと，既存のDBからテーブル定義をもってきたりすることもできる．

3. セッションを作成する

SQLAlchemyはセッションを介してクエリを実行する．
そもそも，セッションとは，コネクションを確立してから切断するまでの一連の単位のこと．(DBとPythonコードを結びつける紐のようなものというイメージ)

セッションを作るクラスをsessionmakerで作る．(使うエンジンが一定なら，このとき指定する)

from sqlalchemy.orm import sessionmaker
SessionClass = sessionmaker(engine)  # セッションを作るクラスを作成
session = SessionClass()

詳しい扱い方は以下．
SQLAlchemyでのsessionの扱い方

4. CRUD処理を行う

CRUDというのは，以下の機能をまとめた呼び方のこと．
・Create(新規作成)
・Read(読み取り)
・Update(更新)
・Destroy(削除)

セッションを閉じたり，明にcommit()しないとDBが更新されないので注意．

INSERT

新規オブジェクトをsessionにadd()すると，INSERT対象になる．

user_a = User(first_name="first_a", last_name="last_a", age=20)
session.add(user_a)
session.commit()

SELECT

テーブルからデータを取り出すには，queryを使う．

users = session.query(User).all()  # userテーブルの全レコードをクラスが入った配列で返す
user = session.query(User).first()  # userテーブルの最初のレコードをクラスで返す

詳しくは，参考文献．

UPDATE

セッションから取り出したオブジェクトを変更すると，UPDATE対象になる．

user_a = session.query(User).get(1)  # 上で追加したuser_id=1のレコード
user_a.age = 10
session.commit()

DELETE

セッションから取り出したオブジェクトをdelete()すると，DELETE対象になる.

user_a = session.query(User).get(1)
session.delete(user_a)
session.commit()

もしくは，検索条件にマッチするものを消すこともできる．

session.query(User).filter(User.user_id=1).delete()
session.commit()

5. 既存のテーブルを使う場合

3では，新規のテーブルをマッピングしたクラスを作成したが，既存のテーブルをマッピングしたクラスを作りたいときもあるはず．
手順としては，Baseクラスにmetadataを渡し，__tablename__を既存のテーブル名に合わせて，autoloadをTrueにすればよい．
Baseクラスにmetadataを渡す方法としては，Baseクラスを作るときにengineを渡す方法

Base = declarative_base(bind=engine)

や，Baseクラスを作るときにmetadataを渡す方法

from sqlalchemy.schema import MetaData
meta = MetaData(engine)
meta.reflect()  # metadataを取得， meta=MetaData(engine, reflect=True)と同じ
Base = declarative_base(metadata=meta)

や，Baseクラスを作ったあとに付与する方法

Base = declarative_base()
Base.metadata.bind = engine

がある．
例えば，テーブル名がexisiting_userというテーブルが存在していたとすれば．

Base = declarative_base(bind=engine)

class Exisiting_user(Base):  # クラス名は何でもok
    __tablename__ = "exisiting_user"
    __table_args__ = {"autoload": True}

とすればよい．

参考文献

この記事は以下の情報を参考にして執筆しました．
・公式ドキュメント
・PlaySQLAlchemy: SQLAlchemy入門
・SQLAlchemyでデータベース定義を楽したい
・【PythonのORM】SQLAlchemyで基本的なSQLクエリまとめ
・sqlalchemyのautomapによる既存のDBからのmodelの生成について