【Peewee高级特性】：表继承与字段动态定义

# 1. Peewee简介与ORM基础

在本章中，我们将首先引入Peewee——一个Python ORM (对象关系映射)库，它因其轻量级设计和简洁API而受到许多开发者的喜爱。通过本章的介绍，读者将获得对Peewee的基本理解，以及ORM在数据库操作中的核心作用和优势。

ORM允许开发者使用Python的类和对象来操作数据库，而无需编写复杂的SQL语句。这种对象和关系数据之间的映射，简化了数据库操作的复杂性，提高了开发效率。接下来，我们将深入了解Peewee框架的基本组件，并通过简单的实例演示如何开始使用Peewee进行数据库交互操作。同时，我们也会对数据库结构定义、数据模型设计、以及基本的CRUD(创建、读取、更新、删除)操作进行基础介绍。

## 1.1 ORM简介

ORM（对象关系映射）是应用程序中使用的一种技术，旨在将对象模型映射到关系数据库模型。这种技术简化了关系数据库的操作，使得开发者可以以面向对象的方式来管理数据。

## 1.2 Peewee的安装与配置

为了开始使用Peewee，首先需要安装Peewee库。这可以通过pip包管理器轻松完成：

pip install peewee

安装完成后，即可配置数据库连接。Peewee支持多种数据库后端，例如SQLite, MySQL, Postgres等。下面是一个连接SQLite数据库的简单示例：

from peewee import SqliteDatabase, Model, IntegerField, CharField

# 配置数据库连接
db = SqliteDatabase('my_database.db')

# 定义模型
class BaseModel(Model):
    class Meta:
        database = db

# 继续定义其它模型...

# 连接数据库
db.connect()

# 创建表
db.create_tables([BaseModel], safe=True)

通过以上步骤，我们已经搭建好了Peewee与数据库之间的桥梁，接下来可以开始定义数据模型和进行数据操作了。

## 1.3 ORM的优势与Peewee的特点

使用ORM，如Peewee，与直接使用SQL相比，有以下优势：

- **数据抽象**：开发者无需深入理解SQL，同时可以利用面向对象编程的优势。
- **代码复用**：模型定义后可以轻松复用，便于维护和扩展。
- **数据库无关性**：在切换数据库系统时，由于数据库操作被封装在ORM中，代码改动较小。

Peewee作为轻量级的ORM框架，其特点包括：

- **易于学习**：设计简单，API直观。
- **可扩展性**：支持自定义字段类型和行为。
- **跨平台**：支持多种数据库后端。

本章提供了对Peewee的基础认知，为后续章节深入探讨Peewee的高级特性和原理打下基础。在下一章中，我们将深入探讨Peewee的表继承机制及其在实现复杂数据模型时所展现的灵活性和强大功能。

# 2. Peewee的表继承机制

Peewee的表继承机制是其提供的一个高级特性，允许开发者在对象模型中以类似于传统编程语言中类继承的方式来定义数据库表之间的关系。这种机制的优势在于它能够更加自然地表达模型间的层次关系，减少代码重复，以及提高数据库操作的灵活性。

## 2.1 表继承的基本概念

### 2.1.1 继承在ORM中的作用和优势

在对象关系映射（ORM）框架中，继承可以用来模拟现实世界中实体之间的层次关系。在数据库层面，这种层次关系可以表现为表之间的关联。使用继承可以带来以下优势：

1. **代码复用**：子表可以继承父表的字段，避免重复定义相同的字段，从而减少代码量。
2. **逻辑清晰**：通过继承，可以清晰地定义实体之间的关系，使得模型层次结构更为明显。
3. **类型多态**：继承实现了多态，可以通过父类接口操作不同的子类，增加了代码的灵活性。
4. **易于维护**：当父类模型发生变化时，所有继承自该父类的子类自动继承这些变化，降低了维护成本。

### 2.1.2 如何在Peewee中定义表继承

在Peewee中，表继承的定义通常分为两种类型：单表继承（STI）和多表继承（MTI）。下面展示了如何在Peewee中定义这两种类型的表继承。

**单表继承示例：**

from peewee import *

db = SqliteDatabase('my_database.db')

class BaseModel(Model):
    class Meta:
        database = db

class Person(BaseModel):
    name = CharField()
    age = IntegerField()

class Employee(Person):
    department = CharField()
    position = CharField()

在这个例子中，`Employee` 是一个 `Person` 的子类，并且它们共享同一个数据库表。所有的 `Person` 字段都会被复制到 `Employee` 的表中。

**多表继承示例：**

class BaseModel(Model):
    class Meta:
        database = db

class Animal(BaseModel):
    kingdom = CharField()

class Mammal(Animal):
    class Meta:
        table_name = 'mammals'

class Bird(Animal):
    class Meta:
        table_name = 'birds'

    can_fly = BooleanField()

在这个例子中，`Mammal` 和 `Bird` 都继承自 `Animal`，但它们各自有自己的表名，因此是多表继承。

## 2.2 表继承的实践操作

### 2.2.1 创建继承结构与模型映射

创建继承结构时，首先定义基类模型，然后定义继承自基类的子类。Peewee会根据继承关系映射到数据库中相应的表。重要的是理解如何在Peewee中设置继承关系，并且了解这些设置如何影响数据表的生成。

class Vehicle(BaseModel):
    vehicle_type = CharField()
    capacity = IntegerField()

class Car(Vehicle):
    wheels = IntegerField(default=4)

class Motorcycle(Vehicle):
    wheels = IntegerField(default=2)

在这个例子中，`Car` 和 `Motorcycle` 两个子类继承自 `Vehicle`。`Car` 和 `Motorcycle` 会各自拥有一个 `wheels` 字段，这些字段不会在 `Vehicle` 中出现。

### 2.2.2 实现多态关联和查询

在Peewee中，可以通过多态关联来实现不同类型对象的统一操作。这在数据库查询时特别有用，可以让查询更加简洁并且维护代码的清晰。

# 创建多态关联
polymorphic车辆 = PeeweePolyField(related_name='vehicle', polymorphic_classes=[Car, Motorcycle])

class Owner(BaseModel):
    name = CharField()
    vehicle = ForeignKeyField(polymorphic车辆, backref='owner')

# 查询所有车辆
车辆列表 = Vehicle.select()

# 查询特定车主的所有车辆（无论车辆类型）
车主的车辆 = Owner.select().where(Owner.name == '某车主名').join(Vehicle).order_by(Vehicle.capacity.desc())

在这个例子中，通过 `PolymorphicField` 可以实现一个模型关联不同类型的车辆模型。查询时，我们可以从 `Vehicle` 的角度来获取所有车辆，这样就支持了多态关联的查询。

### 2.2.3 继承中字段和方法的覆盖

在表继承的结构中，子类可以覆盖父类中定义的字段以及添加新的字段和方法。这是继承灵活性的一个体现。

class Vehicle(BaseModel):
    capacity = IntegerField()

class Car(Vehicle):
    capacity = IntegerField(default=5)  # 覆盖父类字段

    def honk(self):
        print("Car is honking")

class Boat(Vehicle):
    capacity = IntegerField(default=10)  # 覆盖父类字段

    def sail(self):
        print("Boat is sailing")

在这个例子中，`Car` 和 `Boat` 都覆盖了从 `Vehicle` 继承来的 `capacity` 字段，并且各自定义了自己特有的方法 `honk` 和 `sail`。

## 2.3 表继承的高级应用

### 2.3.1 结合迁移工具使用表继承

在进行数据库迁移时，表继承的特性使得迁移过程更加便捷。Peewee的迁移工具可以帮助开发者管理数据库结构的变更。

from peewee import *

db = SqliteDat