Python操作SQLite/MySQL/LMDB/LevelDB

1. 概述

1.1 前言

最近用Caffe跑自己的数据集，需要学习LMDB和LevelDB，趁此机会复习了SQLite和MySQL的使用，一起整理在此。

代码：https://github.com/liquidconv/py4db

1.2 环境

使用Ubuntu 14.04，Python 2.7.6。

2. SQLite

2.1 准备

SQLite是一种嵌入式数据库，它的数据库就是一个文件。Python 2.5x以上版本内置了SQLite3，使用时直接import sqlite3即可。

2.2 操作流程

概括地讲，操作SQLite的流程是：

• 通过sqlite3.open()创建与数据库文件的连接对象connection；
• 通过connection.cursor()创建光标对象cursor；
• 通过cursor.execute()执行SQL语句；
• 通过connection.commit()提交当前的事务，或者通过cursor.fetchall()获得查询结果；
• 通过connection.close()关闭与数据库文件的连接。

详细的sqlite3模块API可以看这里：

http://www.runoob.com/sqlite/sqlite-python.html

总结起来就是用cursor.execute()执行SQL语句，改变数据（插入、删除、修改）时用connection.commit()提交变更，查询数据时用cursor.fetchall()得到查询结果。

2.3 操作实例

2.3.1 建立数据库与建立表

直接来看例子：

这里conn是与数据库文件test.db的连接对象，c是conn的光标对象，通过c.execute()执行建表操作，创建了简单的学生信息表（学号，名字），通过conn.commit()提交，最后用conn.close()关闭连接。

conn.open()发现文件不存在时会自动创建，这里使用了文件“test.db”，也可以使用“:memory:”建立内存数据库。

2.3.2 插入、删除、修改

为了便于多次运行，直接使用了内存数据库：

做的事情还是非常简单易懂的，向学生信息表中插入（1，Alice）、（2，Bob）、（3，Peter）三条记录，删除（1，Alice），修改（3，Peter）为（3，Mark）。

“?”是sqlite3中的占位符，execute时会用第二个参数元组里的元素按顺序替换。官方文档里建议出于安全考虑，不要直接用python做字符串拼接。

另外注意不需要每次execute后调用commit。

2.3.3 查询

直接在上面的代码commit之后加上：

运行一下，输出结果为：

test_query.py

fetchall()返回的是记录数组，可以通过WHERE子句做更细致的选择。

2.3.4 完整的例子

把上面的操作写成函数形式：

运行一下，输出结果为：

test_sqlite.py

之后用的例子都是这个简单的学生信息表(学号，姓名)。

3. MySQL

3.1 准备

安装MySQL：

安装MySQLdb：

使用时import MySQLdb（注意大小写）。

3.2 操作流程

同为关系型数据库，MySQL的操作方法和SQLite是大同小异的。建立连接对象与光标对象，用execute()执行SQL语句，commi()提交事物，fetchall()获得查询结果。

3.3 操作实例

直接看MySQL版本的完整例子：

对比后可以发现区别仅是建立连接时参数复杂一些，同时需要用select_db()选择数据库。

运行一下，输出结果为：

test_mysql.py

4. LMDB

4.1 准备

学习LMDB的时候不禁想到知乎上的提问“有哪些名人长期生活在其他名人的光环下”，说实话感觉查它的人基本都是为了用Caffe……

Anyway，LMDB和SQLite/MySQL等关系型数据库不同，属于key-value数据库（把LMDB想成dict会比较容易理解），键key与值value都是字符串。

安装：

使用时import lmdb。

4.2 操作流程

概况地讲，操作LMDB的流程是：

• 通过env = lmdb.open()打开环境
• 通过txn = env.begin()建立事务
• 通过txn.put(key, value)进行插入和修改
• 通过txn.delete(key)进行删除
• 通过txn.get(key)进行查询
• 通过txn.cursor()进行遍历
• 通过txn.commit()提交更改

4.3 操作实例

4.3.1 建立环境

运行一下，查看当前目录的变化：

set_env.py

可以看到当前目录下多了students目录，里面有data.mdb和lock.mdb两个文件。

4.3.2 插入、删除、修改

插入与修改都用put实现，删除用delete实现。

注意用txn = env.begin()创建事务时，有write = True才能够写数据库。

4.3.3 查询

查单条记录用get(key)，遍历数据库用cursor。

直接在上面的代码commit()之后加上：

运行一下，输出结果为：

test_query.py

注意上次commit()之后要用env.begin()更新txn。

4.3.4 完整的例子

运行一下，输出结果为：

test_lmdb.py

5. LevelDB

5.1 准备

同为key-value数据库，LevelDB的资料比LMDB丰富太多了。值得一提的是LevelDB实现时用到了SkipList，以后有机会要亲自实现一下。

安装：

使用时import leveldb。

5.2 操作流程

LevelDB操作时类似与LMDB，使用Put/Get/Delete，但是更加简单（不需要事务txn和commit提交），同时支持范围迭代器RangeIter。

5.3 操作实例

来看LevelDB版本的完整例子：

运行一下，输出结果为：

test_leveldb.py

此外，由于没有commit()操作，leveldb中用WriteBatch实现多条更改一次提交，直接copy示例代码如下：

6. 学习总结

这次学习四种数据库操作时，是按照SQLite -> MySQL -> LMDB -> LevelDB的顺序，所以研究SQLite与LMDB花了较长时间，而MySQL与LevelDB很快就搞定了。某种意义上，学习技术和背单词一样，当前掌握的单词越多，背新单词就越容易——因为可以把新单词和已经掌握的同义词联系在一起，在脑海里聚成簇。

最后回顾一下，SQLite与MySQL都是关系型数据库，操作时创建连接对象connection与光标对象cursor，通过execute执行SQL语句，commit提交变更，fetch得到查询结果；LMDB与LevelDB都是K-V数据库，操作时建立与数据库的连接，用put/delete改变数据，用get获取数据，区别是LMDB中有事务需要commit，LevelDB不需要。

7. 参考资料

• SQLite

SQLite教程：

http://www.runoob.com/sqlite/sqlite-python.html

SQLite全面学习：

http://blog.jobbole.com/92796/

Python文档关于sqlite3的介绍：

https://docs.python.org/2/library/sqlite3.html

• MySQL

MySQLdb模块：

http://www.oschina.net/code/snippet_16840_1811

Python操作MySQL：

http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2012/05/29/2524327.html

• LMDB

Creating an LMDB database in Python：

http://deepdish.io/2015/04/28/creating-lmdb-in-python/

Python lmdb：

http://blog.csdn.net/ayst123/article/details/44077903

lmdb 0.87 documentation：

http://lmdb.readthedocs.org/en/latest/

• LevelDB

py-leveldb示例代码：

http://www.oschina.net/p/py-leveldb?fromerr=G5QJs7l1

Having a look at LevelDB：

http://skipperkongen.dk/2013/02/14/having-a-look-at-leveldb/