【数据库交互技巧】：10分钟教你用google.appengine.api管理数据

# 1. Google App Engine的简介与数据库基础

## 简介Google App Engine
Google App Engine (GAE) 是一个全面的平台即服务 (PaaS) 解决方案，用于构建和托管在Google的基础设施上运行的web应用程序。GAE为开发人员提供了快速启动和扩展应用程序的能力，而无需管理服务器、存储或其他基础设施组件。这使得开发者能够专注于代码开发，同时依赖于Google的强大后端支持。

## 数据库基础
在Google App Engine中，应用程序通常使用Google Cloud Datastore进行数据存储。Datastore是一种可扩展的、非关系型的NoSQL数据库，它能够存储结构化数据，并为开发者提供了简单的查询和索引功能。Datastore自动处理数据的复制、分片和负载均衡，确保应用程序能够可靠和高效地运行。

## Datastore的特性
Datastore支持多种数据类型，如字符串、数字和布尔值，并且可以处理复杂数据类型，比如数组和字典。它还提供了强大的查询功能，支持过滤、排序和聚合操作。通过在数据模型中合理地定义属性和索引，开发者可以优化查询性能，以适应不同场景下的数据访问需求。

# 2. 搭建Google App Engine应用环境

## 2.1 安装Google App Engine SDK
### 2.1.1 下载和安装SDK
在进行Google App Engine应用开发之前，下载和安装App Engine的软件开发工具包（SDK）是首要步骤。SDK包含了一套运行本地服务器的工具，它模拟了Google App Engine环境，以及一些用于管理应用的命令行工具。

通过访问Google App Engine官方网站的下载页面，您可以看到不同操作系统下的安装包。通常，我们可以下载适合您操作系统（如Windows、macOS、Linux）的预编译安装包。

对于macOS用户，可以通过Homebrew进行安装：

brew install google-cloud-sdk-app-engine

对于Windows用户，可以通过Windows安装程序进行安装。

在安装过程中，SDK的安装程序会引导您完成一系列步骤，包括安装所有必要的依赖项和组件。安装完成后，运行`gcloud init`命令来初始化您的Google Cloud SDK配置。这一步骤需要您有Google Cloud Platform的账户，并在步骤中进行登录认证。

### 2.1.2 配置开发环境
SDK安装完成并初始化之后，您需要配置您的开发环境。这涉及到以下几个方面：

- **设置环境变量**：确保SDK的命令行工具在命令行界面的任何位置都可以被调用，您需要将SDK的bin目录添加到环境变量PATH中。
在`.bashrc` 或 `.bash_profile`（对于macOS或Linux用户）或在`PATH`环境变量（对于Windows用户）中添加以下内容：

  export PATH=$PATH:/path/to/google-cloud-sdk/bin

- **安装额外的组件**：根据您的项目需求，可能还需要安装额外的组件，例如Python运行时环境（如果还没有的话）。
对于Python项目，可以使用pip安装额外的包：

  pip install <package-name>

- **验证配置**：通过运行`gcloud --version`来验证SDK是否正确安装和配置。

您应该能看到类似以下的输出，表明您的安装和配置是成功的：

  Google Cloud SDK 353.0.0
  app-engine-python 2.0.30
  app-engine-java 2.4.0
  bubl 0.1.0
  ...

这一节我们介绍了Google App Engine SDK的下载和安装过程，以及如何配置您的本地开发环境。这为开发和测试Google App Engine应用打下了基础。接下来，我们将创建并初始化一个新的App Engine应用。

## 2.2 创建并初始化App Engine应用

### 2.2.1 使用Yeoman创建新应用
在初始化开发环境之后，您需要创建一个新的App Engine应用。Google推荐使用Yeoman来生成应用的初始结构。Yeoman是一个通用的脚手架工具，而针对Google App Engine的Yeoman生成器可以快速搭建出项目的骨架。

安装Yeoman和Google App Engine生成器的步骤如下：

- 全局安装Yeoman：

npm install -g yo

- 使用npm安装Google App Engine生成器：

npm install -g generator-gae

- 创建一个新的Google App Engine项目：

mkdir my-new-app
cd my-new-app
yo gae

Yeoman生成器会引导您选择应用类型（例如Python或Java），并提供一些配置选项，如选择框架（Flask或Django等）。根据向导完成这些步骤后，您将获得一个基本的App Engine应用结构，包括应用代码、配置文件、示例页面等。

### 2.2.2 应用配置文件解读与编辑
创建新应用之后，您需要编辑生成的应用配置文件，这些文件对应用的行为至关重要。App Engine使用`app.yaml`文件来描述您的应用配置，比如应用的运行环境、服务名称、实例类和静态文件的处理等。

一个典型的`app.yaml`文件可能看起来如下：

runtime: python37
instance_class: F2

handlers:
- url: /.*
  script: auto
  secure: always

这里我们简单解释一下这个`app.yaml`文件中各个部分的作用：

- `runtime`: 指定应用的运行环境，这里表示应用将使用Python 3.7运行时。
- `instance_class`: 指定运行应用的实例的大小。不同类别的实例具有不同的CPU、内存和磁盘资源。
- `handlers`: 配置应用如何处理不同类型的请求。每个`url`对应一个匹配规则，`script`指定了处理请求的脚本，`secure`指示是否只接受HTTPS请求。

编辑完配置文件后，您可以通过运行以下命令启动本地开发服务器：

gcloud app preview

这将启动本地服务器，您可以访问`***`来查看应用。如果需要在本地测试HTTPS，可以使用以下命令：

gcloud app preview --https

本节我们利用Yeoman生成器创建了新的App Engine应用，并解读了`app.yaml`配置文件的重要部分。在下一节，我们将配置数据库和数据模型，为应用添加持久化存储。

## 2.3 配置数据库和数据模型

### 2.3.1 Datastore的数据模型基础
Google App Engine的Datastore是一个可扩展的NoSQL数据库服务，它用于存储应用的非关系型数据。Datastore提供了灵活的数据模型，可以存储结构化数据和非结构化数据。

Datastore中的主要数据结构是`Entity`（实体），每个实体具有一个唯一的标识符和一系列的属性。属性的类型可以是字符串、数字、布尔值或数据引用等。这些属性按属性名（键）和属性值（值）成对存储。

Datastore支持各种数据类型，包括：

- **基本数据类型**：布尔值（bool）、字符串（string）、二进制数据（bytes）、整数和浮点数。
- **复杂数据类型**：日期时间（datetime）、引用（reference）、键（key）、和电子邮件地址（email）。
- **集合类型**：字符串和数字的集合（array）、实体引用的集合（entity group）。

### 2.3.2 定义实体和属性
在App Engine应用中定义实体和属性，通常会用到对象或类来抽象它们。以下是一个Python示例，展示如何定义一个`User`实体：

from google.appengine.ext import ndb

class User(ndb.Model):
    name = ndb.StringProperty()
    email = ndb.StringProperty()
    age = ndb.IntegerProperty()

在这个例子中，我们定义了一个继承自`ndb.Model`的`User`类。在这个类中，我们定义了三个属性：`name`、`email`和`age`。每个属性都使用了特定的属性类，如`StringProperty`用于定义字符串类型的属性，`IntegerProperty`用于定义整数类型的属性。

定义完实体后，您就可以在应用中创建这些实体的实例，并将它们保存到Datastore中。例如：

user =