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【Django入門】Databaseの使い方

Python学習
本多 農

こんにちは！インストラクターの本多です。

皆さんは、Database（データベース）とは何かをご存知ですか？

Databaseは、データを保存するときに欠かせないアプリケーションです。

開発言語やフレームワークとは別に語られることが多いため、いまひとつピンとこないのではないでしょうか？

この記事では、

・Databaseとは
・DjangoでDatabaseを使ってみよう

といった初歩的な内容から、

・PythonインタラクティブシェルでDatabaseへデータを保存する
・PythonインタラクティブシェルでDatabaseに登録したデータを表示する
・開発サーバ（管理画面）でデータをメンテナンスする

などの応用的な内容を解説します。

また、さらに高度な内容として、

・DatabaseをMySQLに切り替える
・Databaseを別のホストにする

といったことも解説します！

それでは、行ってみましょう！

目次

Databaseとは

そもそもDatabaseとは

例えば、ユーザー管理やログイン履歴の保存など、Webアプリケーションでデータを保存するとき、あなたならどうしますか？

テキストファイルにデータを保存しておく、という手がありそうですが、取り扱いや保守性の面で困難が伴います。

このようなときに、PythonやDjangoとは、まったく別のアプリケーションであるDatabaseの出番となります。

WebアプリケーションからDatabaseに指示を出せば、データの保存や呼び出し、更新、削除が簡単にできます。

もっとシンプルに、Databaseを「データの格納庫」と呼んでもよいでしょう。

Databaseの種類

Djangoでは、標準でSQLiteを利用します。

勉強目的では仕組みがシンプルなSQLiteが適していますが、Webアプリケーションの規模が大きい場合は、SQLiteでは力不足になる可能性があります。

実はDatabaseにはいろいろな種類があり、Djangoでは、MySQL、PostgreSQL、Oracleも利用できます。

オープンソースソフトウェア（OSS）で、導入実績が多いDatabaseは、MySQLが有名ですね。

いろいろなDatabaseに興味がある方は、こちらの記事もご覧ください。

初心者も5分でわかる！データベースの種類をわかりやすく解説
更新日：2024年3月1日

リレーショナルデータベースにデータを格納

SQLiteでは、テーブルという、Excelの表形式のようなイメージでデータを格納します。

今回の記事では、以下のようなデータを取り扱うことにします。

BookID書名著者
1Python No.1Python Taro
2Python No.2Python Jiro
3Python No.3Python Saburo

そこでテーブルを、以下のように定義します。

論理名物理名データ型主キー
BookIDbookidINTEGER
（整数）		○
書名titleVARCHAR(100)
（文字列100バイト）
著者authorVARCHAR(30)
（文字列30バイト）

この表を、テーブルレイアウトと呼びます。

テーブルレイアウトの各項目の意味は、以下のとおりです。

項目説明
論理名項目の日本語名で、多くの人が理解しやすい名前をつけます。
物理名
項目のDatabase内の名前で、開発者が理解しやすい名前をつけます。
データ型
各項目のデータ種別（数値、文字列など）を指定します。
主キー
（プライマリーキー、Primary Key）		テーブルの中で、一意の値（重複がない値。ユニークな値）を設定するデータ項目に○をつけます。
主キーに○をつけた酷木に設定した値（このテーブルレイアウトであればBookIDに設定した値：1、2、3）を指定して、テーブル内の行を選択します。データの背番号とも言えます。

Databaseのデータを取得・更新するときは、主キーの値（1、2、3）を指定して、テーブル内の行を選択し、その他のデータ（書名や著者）を取得・更新します。

Databaseとテーブルの関係

通常、1つのWebアプリケーションで、複数のテーブルを扱います。

そこで、次の図のように、1つのDatabaseに複数のテーブルを作るというデータ構造にします。

データベースとテーブルの関係

WebアプリケーションごとにDatabaseが1つあるというデータ構造です。

DjangoにおけるDatabase

Databaseにデータを格納するためには、Databaseを取り扱うSQLというDatabase独自の言語を使用しなければいけません。

たとえば、本の情報を登録するには、以下のようなSQL文が必要です。

-- Databaseの作成
CREATE DATABASE BOOKS;

-- Databaseの選択
USE BOOKS;

-- テーブルの作成
CREATE TABLE book (
    bookid INTEGER NOT NULL PRIMARY KEY,
    title VARCHAR(100) NOT NULL,
    author VARCHAR(30) NOT NULL
);

-- データの登録
INSERT INTO book VALUES( 1, "Python No.1", "Python Taro");
INSERT INTO book VALUES( 2, "Python No.2", "Python Jiro");
INSERT INTO book VALUES( 3, "Python No.3", "Python Saburo");

-- データの選択と書名の取得
SELECT title FROM book WHERE bookid = 1;

いかがでしょうか、Databaseを扱うにはSQLをしっかり理解する必要がありそう、大変そう、だと思いませんか？

DjangoでDatabaseを使ってみよう

Djangoには、SQLの知識が少なくても、Databaseを操作できる仕組みがあります。

通常、Webアプリケーションを作る過程で、Databaseが必要になりますので、Djangoでも、Webアプリケーション（の枠組み）を作成してからDatabaseを操作するという流れになります。

書籍管理アプリの枠組みの作成

それでは、書籍を管理するWebアプリケーション（書籍管理アプリ）を作成しましょう。

最初にmysiteプロジェクトを作成します。

（1）端末で、アプリを配置したいディレクトリへ移動し、以下を実行します。

django-admin startproject mysite

（2）おまじないを実行します。

端末で、以下のコマンドを実行します。

cd mysite
python manage.py migrate

[実行結果]

Operations to perform:
  Apply all migrations: admin, auth, contenttypes, sessions
Running migrations:
  Applying contenttypes.0001_initial... OK
  Applying auth.0001_initial... OK
  (... 中略 ...）
  Applying sessions.0001_initial... OK

実は、未適用のマイグレーションファイルを適用しているのですが、ここではあまり関係ないので「おまじない」と思ってください。

ここまでの操作で、以下のようにmysiteフォルダが作成されます。

ツリー1

（3）開発用Webサーバーを起動します。

python manage.py runserver

以下のようなメッセージが表示されれば、開発用Webサーバーが起動できています。

[実行結果]

Performing system checks...

System check identified no issues (0 silenced).
March 07, 2018 - 20:56:49
Django version 2.0.3, using settings 'mysite.settings'
Starting development server at http://127.0.0.1:8000/
Quit the server with CONTROL-C.

開発用Webサーバーにアクセスしてみましょう。

（4）ブラウザを起動して、http://127.0.0.1:8000/にアクセスします。

開発用Webサーバーが動作していれば、以下のようなページが表示されます。

ItWorked

（5）端末で、CTRLキーを押しながらCキーを押します。

開発用Webサーバーが停止します。

それでは、書籍管理アプリの作成を続けましょう。

（6）端末で、以下のコマンドを実行します。

python manage.py startapp books

以下のように、booksディレクトリが作成されます。

Book作成

以上で、書籍管理アプリの枠組みが作成できました。

Databaseの準備

Djangoに用意されているDatabaseを操作できる仕組み（マイグレーション）を使って、Databaseを作成していきましょう。

慣れない手順になっていますので、まずは概要を説明しておきます。

以下の図をご覧ください。

名称未設定

modelにテーブルレイアウトを記述し、makemigrationsコマンドを実行して、Databaseに対する変更指示書（migrationsファイル）を作成します。

次に、migrateコマンドを実行して、Databaseを準備するという流れです。

※注意：
SQLite以外のDatabaseを利用する場合は、あらかじめDatabaseを作成する必要があります。

たとえばMySQLを使用する場合は、後述の「Databaseの切り替え」の手順に従って、MySQLの準備をしてから、以下の操作を行ってください。

その他のDatabaseを利用する場合も、同様の準備が必要です。

準備ができたら、実際にマイグレーションをやってみましょう。

（1）model（books/models.py）にテーブルレイアウトを記述します。

books/models.pyの「# Create your models here」の下に以下の内容を記述します。

# Create your models here.
class Book(models.Model):
    # bookid : INTEGER型で、主キー
    bookid = models.IntegerField(primary_key=True)
    # 書名 : 文字列100桁
    title = models.CharField(max_length=100)
    # 著者 : 文字列30桁
    author = models.CharField(max_length=30)

（3）mysiteプロジェクトに、booksアプリを作成したことを伝えます。

mysite/settings.pyのINSTALLED_APPSの次に「’books.apps.BooksConfig’,」を追加します。

INSTALLED_APPS = [
    'books.apps.BooksConfig',
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
]

次に、端末で以下のコマンドを実行します。

python manage.py makemigrations books

[実行結果]

Migrations for 'books':
  books/migrations/0001_initial.py
    - Create model Book

これで、mysiteプロジェクトに対して、booksアプリのmodel（books/models.py）を変更したことを伝えられました。

ここまでの操作で、この後のmigrateコマンドを利用したときに実行されるSQL文が準備できました。

（4）SQL文を確認します。

以下のコマンドを実行してください。

python manage.py sqlmigrate books 0001

[実行結果]

BEGIN;
--
-- Create model Book
--
CREATE TABLE `books_book` (`bookid` integer NOT NULL PRIMARY KEY, `title` varchar(100) NOT NULL, `author` varchar(30) NOT NULL);
COMMIT;

SQLの知識が無くてもDatabaseが操作できそうな気がしますね！

この内容が、booksアプリのマイグレーションファイルに記録されていると考えてください。

（5）未適用のマイグレーションファイルを適用します。

python manage.py migrate

[実行結果]

Operations to perform:
  Apply all migrations: admin, auth, books, contenttypes, sessions
Running migrations:
  Applying contenttypes.0001_initial... OK
（省略）
  Applying books.0001_initial... OK
  Applying sessions.0001_initial... OK

「Applying books.0001_initial… OK」の行がキモです。

以上の操作で、SQL文を編集せずに、booksアプリにテーブルが作成されました。

さて、一連の流れを理解できたでしょうか？

この一連の流れは、Djangoを使ってWebアプリケーションを作成するときには、何度も出てくると思いますので、しっかり覚えておきましょう。

Djangoシェルを使ってみよう

Databaseへのデータの登録

次は、Djangoシェルを使って、Databaseにデータを登録してみましょう。

（1）Djangoシェルを起動します。

python manage.py shell

[実行結果]

Python 3.6.3 |Anaconda, Inc.| (default, Oct 13 2017, 12:02:49)
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 6.1.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.

In [1]:

（2）model（テーブルレイアウト）に基づいたオブジェクトを作成した後、オブジェクトの属性に値を設定し、そのオブジェクトをDatabaseのBookテーブルに保存します。

名称未設定

以下のようにコマンドを実行します。

In [1]: from books.models import Book

In [2]: b = Book(bookid=1, title="Python No.1", author="Python Taro")

In [3]: b.bookid
Out[3]: 1

In [4]: b.title
Out[4]: 'Python No.1'

In [5]: b.author
Out[5]: 'Python Taro'

In [6]:

オブジェクトbを作成したあと、b.bookidなどで属性を確認できました。

ここまでで、メモリ上にオブジェクトbが作成されましたので、オブジェクトbをテーブルに保存しましょう。

In [6]: b.save()

In [7]:

Databaseに登録したデータの表示

次に、テーブルに登録されているデータを確認します。

In [7]: Book.objects.all()
Out[7]: ]>

In [8]:

1件登録されていることがわかります。

せっかくなので、Book.objects.all()を実行したときに表示されるメッセージを変更してみましょう。

books/models.pyに__str__()メソッドを追加します。

__str__()メソッドは、書名（title）を返すだけの単純なメソッドです。

# Create your models here.
class Book(models.Model):
    # bookid : INTEGER型で、主キー
    bookid = models.IntegerField(primary_key=True)
    # 書名 : 文字列100桁
    title = models.CharField(max_length=100)
    # 著者
    author = models.CharField(max_length=30)
    #
    def __str__(self):
        return self.title

/books/models.pyを変更したら、Djangoシェルを再起動します。

In [8]:exit

python mange.py shell

[実行結果]

Python 3.6.3 |Anaconda, Inc.| (default, Oct 13 2017, 12:02:49)
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 6.1.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.

In [1]:

Book.objects.all()を実行してみましょう。

In [1]: from books.models import Book

In [2]: Book.objects.all()
Out[2]: ]>

In [3]:

書名が表示されましたね。

このように、models（books/models.py）では、modelに対するメソッドも定義できます。

開発用サーバを使ってみよう

Djangoには、グラフィカルな画面でデータを確認できる管理機能もあります。

この機能を使って登録したデータをメンテナンスしてみましょう。

管理者の登録

管理機能にログインするために、管理者を登録します。

（1）端末で、以下のコマンドを実行します。

python manage.py createsuperuser

[実行結果]

Username:

（2）ユーザー名を入力します。

Username: admin
Email address:

（3）メールアドレスを入力します。

Email address: samurai@example.com
Password:

（4）パスワードを2回入力します。

Password:
Password (again):
Superuser created successfully.

開発サーバの起動

端末で、以下のコマンドを実行します。

python manage.py runserver

Databaseに登録したデータの表示

何ごとにも準備は必要です。

（1）books/admin.pyの「# Register your models here.」以降を次のように変更します。

# Register your models here.
from .models import Book

admin.site.register(Book)

では、ブラウザを起動して、Databaseに登録したBookテーブルを表示してみましょう。

（2）ブラウザで「http://127.0.0.1:8000/admin」（または「http://localhost:8000/admin」）にアクセスします。

（3）管理者のユーザー名とパスワードを入力し、「Log in」をクリックします。

名称未設定

（4）「Books」をクリックします。

名称未設定

（5）「Python No.1」をクリックします。

名称未設定

Djangoシェルで登録したデータが表示されました。

名称未設定

ちなみに、この画面でデータの編集や削除もできます。

データを見ながら編集したいときは、この画面を使うと良いでしょう。

高度な内容に挑戦してみよう

少し高度な内容も紹介しておきますね。

Databaseの切り替え

Databaseにはいろいろな種類があり、MySQLが有名であることを紹介しました。

ここでは、Djangoが使用するデータベースをMySQLに変更する方法を説明します。

（1）PyMySQLパッケージをインストールします。

PyMySQLは、PythonからMySQLを操作するためにパッケージです。

pip install PyMySQL

（2）manage.pyの「import sys」の次に以下の2行を追加します。

import pymysql
pymysql.install_as_MySQLdb()

（3）MySQLの準備をします。

DJANGO Databaseを作成し、djangouserユーザー（パスワードは「password」）を作成して、DJANGO Databaseへのアクセス権限を付与します。

mysql -u root -p
Enter password: （パスワードを入力）
（省略）
mysql> CREATE DATABASE DJANGO;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> CREATE USER djangouser IDENTIFIED BY "password";
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> GRANT ALL ON DJANGO.* TO djangouser@'%';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

後でDjangoのマイグレーションを行うと、DJANGO Databaseに、Djangoが必要とするテーブルが作成される仕組みです。

（4）プロジェクトの設定で、バックエンドをMySQLに変更します。

mysite/settings.pyのDATABASESを以下のように変更します。

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': 'DJANGO',  # Database名
        'USER': 'djangouser',  # ユーザID
        'PASSWORD': 'password',  # ユーザIDのパスワード
        'HOST': 'localhost',  # ホスト名、別のホストを指定する場合は「xxx.xxx.xxx.xxx」のようにIPアドレスで指定できる
        'PORT': '3306',
    }
}

以上で、DjangoのDatabaseとして、MySQLが使用されるようになりました。

これ以降は、model（books/models.py）にテーブルレイアウトを記述するところから操作してください。

まとめ

この記事ではDjangoとDatabaseについて解説しました。

ちょっと高度な内容でしたが、MySQLを利用する際の設定方法も解説しましたね。

Djangoでアプリを開発する上で、Databaseは避けては通れない技術です。

この記事で取り上げた例は非常にシンプルですが、Databaseは奥深いものです。

皆さんも、まずは同じものを作って感覚を身につけて、皆さんなりのDatabaseを作ってみてくださいね！

Python学習
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この記事を書いた人

本多 農のアバター 本多 農

関西在住のITエンジニアです。普通の会社に勤務しながら、侍エンジニアのインストラクター、ライターとして活動しています。

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