第 2 步：检查数据模型和实施详细信息

主题

2.1：基本数据模型
2.2：操作中的应用程序（代码演练）

2.1：基本数据模型

此示例应用程序重点介绍了以下 DynamoDB 数据模型概念：

表 – 在 DynamoDB 中，表是项目（即记录）的集合，而每个项目是称为属性的名称-值对的集合。

在本井字游戏示例中，应用程序将所有游戏数据存储在表 Games 中。应用程序表为每款游戏在表中创建一个项目，并将所有游戏数据存储为属性。井字游戏最多可以移动九次。由于 DynamoDB 表采用的架构并不是只有主键是必需属性，应用程序可以为每个游戏项目存储不同数量的属性。

Games 表具有简单主键，由一个字符串类型的属性 GameId 组成。应用程序将唯一 ID 分配给每款游戏。有关 DynamoDB 主键的更多信息，请参阅主键。

当用户通过邀请其他用户玩游戏的方式发起井字游戏之后，应用程序会在 Games 表中使用存储游戏元数据的属性创建一个新项目，如下所示：
- HostId，发起游戏的用户。
- Opponent，受邀参加游戏的用户。
- 轮到进行移动的用户。发起游戏的用户首先移动。
- 在面板上使用 O 符号的用户。发起游戏的用户使用 O 符号。
此外，该应用程序创建 StatusDate 连接属性，将初始游戏的状态标记为 PENDING。以下屏幕截图显示了示例项目在 DynamoDB 控制台中的外观：

随着游戏继续，游戏中每一次进行移动时，本应用程序都会将一个属性添加到表中。属性名称是面板上的位置，例如 TopLeft 或 BottomRight。例如，移动可能具有值为 O 的 TopLeft 属性、值为 O 的 TopRight 属性以及值为 X 的 BottomRight 属性。属性值为 O 或 X，具体取决于进行移动的用户。例如，请考虑以下面板。
连接值属性 – StatusDate 属性说明了一个连接值属性。在此方法中，您无需创建单独的属性用于存储游戏状态（PENDING、IN_PROGRESS 和 FINISHED）以及日期（上一次移动的时间），而是可以将它们复合为单个属性，例如 IN_PROGRESS_2014-04-30 10:20:32。

然后，该应用程序在创建二级索引时，通过将 StatusDate 指定为索引的排序键来使用 StatusDate 属性。使用 StatusDate 连接值属性的优势将在接下来讨论的索引中进一步说明。
全局二级索引 – 您可以使用表的主键 GameId 来高效地查询表以查找游戏项目。为了查询表中的属性而不是主键属性，DynamoDB 支持创建二级索引。在本示例应用程序中，您可以构建以下两个二级索引：
- HostId-StatusDate-index。此索引将 HostId 作为分区键，StatusDate 作为排序键。您可以使用此索引查询 HostId，例如，用于查找特定用户发起的游戏。
- OpponentId-StatusDate-index。此索引将 OpponentId 作为分区键，StatusDate 作为排序键。可以使用此索引查询 Opponent，例如寻找某个用户作为对手的游戏。
这些索引称为全局二级索引，因为这些索引中的分区键与表主键中使用的分区键 (GameId) 并不相同。

请注意，这两个索引均指定 StatusDate 作为排序键。执行此操作可以实现：
- 您可以使用 BEGINS_WITH 比较运算符进行查询。例如，您可以使用 IN_PROGRESS 属性查找特定用户启动的所有游戏。在这种情况下，BEGINS_WITH 运算符会检查以 IN_PROGRESS 开头的 StatusDate 值。
- DynamoDB 会按排序键值的排序顺序存储索引中的项目。因此，如果前缀的所有状态均相同（例如均为 IN_PROGRESS），则日期部分使用的 ISO 格式将项目按照从最早到最新排序。此方法使得特定查询可以高效执行，如下例：
  - 检索登录用户最近发起的最多 10 款 IN_PROGRESS 游戏。对于此查询，需要指定 HostId-StatusDate-index 索引。
  - 检索登录用户作为对手参加的最近 10 款 IN_PROGRESS 游戏。对于此查询，需要指定 OpponentId-StatusDate-index 索引。

有关二级索引的更多信息，请参阅在 DynamoDB 中使用二级索引改进数据访问。

2.2：操作中的应用程序（代码演练）

此应用程序有两个主要页面：

主页 – 此页面向用户提供简单的登录界面、用于创建新的井字游戏的创建按钮、正在进行的游戏列表、游戏历史记录以及任何正在等待接受的游戏邀请。

主页不会自动刷新；您必须手动刷新页面才能刷新列表。
游戏页面 – 此页面显示用户玩游戏的井字游戏网格。

应用程序每秒自动更新游戏页面。浏览器中的 JavaScript 每秒调用 Python Web 服务器来查询 Games 表中的游戏项目是否有更改。如果有更改，则 JavaScript 触发页面刷新，这样用户可以看到更新后的面板。

让我们详细了解应用程序的工作方式。

主页

用户登录后，应用程序显示以下三个信息列表。

显示包含 3 个列表：待定邀请、正在进行的游戏和最近历史记录的应用程序的屏幕截图。

邀请 – 此列表显示其他人向登录用户发出的最近 10 个邀请，这些邀请处于等待接受的状态。在上述屏幕截图中，user1 具有来自 user5 和 user2 的邀请等待接受。
Games in-progress（正在进行的游戏）– 此列表显示最近 10 款正在进行的游戏。这些是用户当前正在玩的游戏，其状态为 IN_PROGRESS。在屏幕截图中，user1 正在与 user3 和 user4 玩井字游戏。
Recent history（最近历史记录）– 此列表显示用户最近完成的 10 款游戏，其状态均为 FINISHED。在屏幕截图显示的游戏中，user1 以前和 user2 一起玩过游戏。对于每一局已完成的游戏，列表中会显示游戏结果。

在代码中，index 函数（application.py 中）进行以下三个调用来检索游戏状态信息：


inviteGames     = controller.getGameInvites(session["username"])
inProgressGames = controller.getGamesWithStatus(session["username"], "IN_PROGRESS")
finishedGames   = controller.getGamesWithStatus(session["username"], "FINISHED")

这些调用中的每个调用都将返回一个 DynamoDB 中由 Game 对象包装的项目列表。可以很方便地从视图中的这些对象提取数据。索引函数将这些对象列表传递到视图以呈现 HTML。


return render_template("index.html",
                       user=session["username"],
                       invites=inviteGames,
                       inprogress=inProgressGames,
                       finished=finishedGames)

井字游戏应用程序定义 Game 类，主要用于存储从 DynamoDB 检索到的游戏数据。这些函数返回 Game 对象的列表，使您可以将应用程序的剩余部分与 Amazon DynamoDB 项目的相关代码隔离开。因此，这些函数帮助您将应用程序代码与数据存储层的详细信息分离开。

此处所说的架构模式也称为模型-视图-控制器 (MVC) UI 模式。在这种情况下，Game 对象示例（表示数据）是模型，HTML 页面是视图。控制器分为两个文件。application.py 文件具有 Flask 框架的控制器逻辑，而业务逻辑单独保存在 gameController.py 文件中。也就是说，应用程序将与 DynamoDB SDK 相关的所有内容存储到 dynamodb 文件夹中自己的独立文件内。

现在，让我们回顾一下这三种功能，以及它们如何使用全局二级索引检索相关数据以查询 Games 表。

使用 getGameInvites 获取处于等待接受邀请状态的游戏列表

getGameInvites 函数检索最近 10 个处于等待接受状态的邀请列表。这些游戏由用户创建，但对手尚未接受游戏邀请。对于这些游戏，状态保持为 PENDING，直至对手接受邀请。如果对手拒绝了邀请，应用程序会从表中删除对应的项目。

该函数指定查询如下所示：

它指定 OpponentId-StatusDate-index 索引使用以下索引键值和比较运算符：
- 分区键是 OpponentId，获取索引键 user ID。
- 排序键是 StatusDate，获取比较运算符和索引键值 beginswith="PENDING_"。
使用 OpponentId-StatusDate-index 索引来检索登录用户接到邀请的游戏—这种情况下登录用户将成为对手。
查询将结果限制为 10 个项目。


gameInvitesIndex = self.cm.getGamesTable().query(
                                            Opponent__eq=user,
                                            StatusDate__beginswith="PENDING_",
                                            index="OpponentId-StatusDate-index",
                                            limit=10)

在索引中，对于每个 OpponentId（分区键），DynamoDB 均保存按 StatusDate（排序键）排序的项目。因此，查询将返回最近的 10 款游戏。

使用 getGamesWithStatus 来获取具有特定状态的游戏的列表

对手接受游戏邀请之后，游戏状态将变为 IN_PROGRESS。游戏完成后，状态将变为 FINISHED。

查找正在进行及已完成游戏时，所用查询仅状态值不同。因此，应用程序定义 getGamesWithStatus 函数，其中采用状态值作为参数。


inProgressGames = controller.getGamesWithStatus(session["username"], "IN_PROGRESS")
finishedGames   = controller.getGamesWithStatus(session["username"], "FINISHED")

以下部分讨论了正在进行的游戏，不过这些说明也适用于已完成的游戏。

给定用户正在进行的游戏列表包括以下内容：

由用户发起的正在进行的游戏
用户作为对手参加的正在进行的游戏

getGamesWithStatus 函数运行以下两个查询，每次使用相应的二级索引。

此函数使用 HostId-StatusDate-index 索引查询 Games 表。对于索引，查询指定两个主键值— 分区键 (HostId) 和排序键 (StatusDate) 值，以及比较运算符。
```
hostGamesInProgress = self.cm.getGamesTable ().query(HostId__eq=user,
                                               StatusDate__beginswith=status,
                                               index="HostId-StatusDate-index",
                                               limit=10)
```
请注意比较运算符的 Python 语法：
- HostId__eq=user 指定相等比较运算符。
- StatusDate__beginswith=status 指定 BEGINS_WITH 比较运算符。

此函数使用 OpponentId-StatusDate-index 索引查询 Games 表。


oppGamesInProgress = self.cm.getGamesTable().query(Opponent__eq=user,
                                             StatusDate__beginswith=status,
                                             index="OpponentId-StatusDate-index",
                                             limit=10)

然后，函数将两个列表组合并排序，对前 10 个项目创建 Game 对象列表，然后将列表返回到调用函数（即索引）。
```
games = self.mergeQueries(hostGamesInProgress,
                        oppGamesInProgress)
return games 
```

游戏页面

游戏页面是玩井字游戏的位置，其中显示游戏网格以及与游戏相关的信息。以下屏幕截图显示了正在进行的游戏示例：

应用程序在以下情况下显示游戏页面：

用户创建游戏，邀请其他用户一起玩。

在这种情况下，页面将用户显示为发起人，游戏状态为 PENDING，等待对手接受。
用户在主页上接受一个等待接受的邀请。

在这种情况下，页面会将用户显示为对手，并且游戏状态为 IN_PROGRESS。

用户在面板时进行选择时可生成一个对应用程序的表单 POST 请求。即，Flask 使用 HTML 表单数据调用 selectSquare 函数（application.py 中）。此函数随之调用 updateBoardAndTurn 函数（gameController.py 中）以更新游戏项目，如下所示：

它添加特定于移动的新属性。
它将 Turn 属性值更新为应该走下一步的用户。


controller.updateBoardAndTurn(item, value, session["username"])

如果项目更新成功，则函数返回 true，否则返回 false。请注意有关 updateBoardAndTurn 函数的以下内容：

此函数调用 SDK for Python 的 update_item 函数，用于对现有项目进行有限数量的更新。该函数映射到 DynamoDB 中的 UpdateItem 操作。有关更多信息，请参见 UpdateItem。

注意
UpdateItem 和 PutItem 操作之间的不同在于 PutItem 替换整个项目。有关更多信息，请参见 PutItem。

对于 update_item 调用，代码标识以下内容：

Games 表的主键（即 ItemId）。
```
key = { "GameId" : { "S" : gameId } }
```

要添加的新属性，特定于当前用户移动及其值（如 TopLeft="X"）。


attributeUpdates = {
    position : {
        "Action" : "PUT",
        "Value" : { "S" : representation }
    }
}

必须满足以下条件才能进行更新：
- 游戏必须在进行中。也就是说，StatusDate 属性值必须以 IN_PROGRESS 开头。
- 当前的轮次必须是 Turn 属性指定的有效用户轮次。
- 用户选择的方框必须可用。也就是说，与方框对应的属性必须不存在。
```
expectations = {"StatusDate" : {"AttributeValueList": [{"S" : "IN_PROGRESS_"}],
    "ComparisonOperator": "BEGINS_WITH"},
    "Turn" : {"Value" : {"S" : current_player}},
    position : {"Exists" : False}}
```

现在，函数调用 update_item 以更新项目。


self.cm.db.update_item("Games", key=key,
    attribute_updates=attributeUpdates,
    expected=expectations)

此函数返回之后，由 selectSquare 函数调用重定向，如以下示例中所示。


redirect("/game="+gameId)

此调用导致浏览器刷新。作为此次刷新的一部分，应用程序检查以查看游戏以获胜还是平手结束。如果已结束，则应用程序将相应地更新游戏项目。

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