Django ORM:最全面的數(shù)據(jù)庫(kù)處理指南
- 博客園
- 2023-07-10 12:33:55
深度探討Django ORM的概念、基礎(chǔ)使用、進(jìn)階操作以及詳細(xì)解析在實(shí)際使用中如何處理數(shù)據(jù)庫(kù)操作。同時(shí),我們還討論了模型深入理解,如何進(jìn)行CRUD操作,并且深化理解到數(shù)據(jù)庫(kù)遷移等高級(jí)主題。為了全面解讀Django ORM,我們也討論了其存在的不足,并對(duì)其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。這篇文章旨在幫助讀者全面掌握Django ORM,理解其如何簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)操作,并透過(guò)表象理解其內(nèi)部工作原理。
Django ORM簡(jiǎn)介在深入討論Django的ORM(Object-Relational Mapping,對(duì)象-關(guān)系映射)之前,讓我們先理解一下什么是ORM。
ORM是一種編程技術(shù),用于在面向?qū)ο蟮能浖完P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立一種可兼容的系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),ORM能夠讓你使用Python(或其他編程語(yǔ)言)來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù),就像你在操作Python對(duì)象一樣。
Django的ORM是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具,它幫助你管理和查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)?;贒jango ORM的主要優(yōu)勢(shì),你可以:
利用Python的對(duì)象模型進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún),無(wú)需編寫(xiě)復(fù)雜的SQL語(yǔ)句。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的平臺(tái)獨(dú)立性,因?yàn)镈jango ORM可以在多種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)上運(yùn)行。下面我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)概念。假設(shè)我們有一個(gè)名為"Blog"的模型,其中有一個(gè)名為"title"的字段。使用Django ORM,我們可以輕松地查詢(xún)所有標(biāo)題包含"Django"的博客。
# 導(dǎo)入模型from myapp.models import Blog# 使用ORM進(jìn)行查詢(xún)blogs = Blog.objects.filter(title__contains="Django")# 輸出查詢(xún)結(jié)果for blog in blogs: print(blog.title)
如果你在數(shù)據(jù)庫(kù)中有名為"Learning Django"和"Django ORM basics"的博客,上面的代碼將會(huì)輸出:
Learning DjangoDjango ORM basics
看到這里,你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)Django ORM的強(qiáng)大之處:它把復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)操作轉(zhuǎn)化為Python對(duì)象操作,這極大地提高了我們的編程效率。
Django ORM運(yùn)行機(jī)理與模型介紹Django ORM運(yùn)行機(jī)理Django ORM將類(lèi)(class)映射到數(shù)據(jù)庫(kù)表(table),將類(lèi)的實(shí)例(instance)映射到表的記錄(record),將類(lèi)的字段(field)映射到數(shù)據(jù)庫(kù)的字段(column)。通過(guò)這種方式,你可以使用Python代碼對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作,而無(wú)需寫(xiě)任何SQL語(yǔ)句。
在Django ORM中,每個(gè)模型(model)對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表,模型的字段對(duì)應(yīng)表的列,模型的實(shí)例對(duì)應(yīng)表的行。
Django模型介紹在Django中,模型是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表的一種高級(jí)抽象。通過(guò)定義一個(gè)模型,你可以明確地指定數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu),包括數(shù)據(jù)表的名稱(chēng)、字段的名稱(chēng)和類(lèi)型,以及可能的索引等。
讓我們看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子,定義一個(gè)名為“Blog”的模型:
from django.db import modelsclass Blog(models.Model): title = models.CharField(max_length=200) content = models.TextField() pub_date = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
在這個(gè)例子中,我們定義了一個(gè)名為Blog
的模型,它有三個(gè)字段:title
、content
和pub_date
。每個(gè)字段都對(duì)應(yīng)一種數(shù)據(jù)庫(kù)的列類(lèi)型:CharField
對(duì)應(yīng)字符類(lèi)型,TextField
對(duì)應(yīng)文本類(lèi)型,DateTimeField
對(duì)應(yīng)日期時(shí)間類(lèi)型。
在Django中,模型是數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的核心組成部分,它為你的數(shù)據(jù)定義了最重要的行為。模型是一個(gè)Python類(lèi),子類(lèi)于django.db.models.Model
。每個(gè)模型都對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表。
from django.db import modelsclass Blog(models.Model): title = models.CharField(max_length=200) content = models.TextField() pub_date = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
上面的例子中,我們定義了一個(gè)名為Blog
的模型,它有三個(gè)字段:title
、content
和pub_date
。
Django提供了許多內(nèi)置的字段類(lèi)型,可以滿足大部分的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需求。例如:
CharField
:字符字段,用于存儲(chǔ)較短的字符串,如標(biāo)題。TextField
:文本字段,用于存儲(chǔ)大量文本,如博客內(nèi)容。DateTimeField
:日期時(shí)間字段,用于存儲(chǔ)日期和時(shí)間。每種字段類(lèi)型都有其特定的參數(shù),例如CharField
需要一個(gè)max_length
參數(shù),指定該字段的最大長(zhǎng)度。
Django的模型還可以定義復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系,包括一對(duì)一(OneToOne)、一對(duì)多(ForeignKey)和多對(duì)多(ManyToMany)關(guān)系。
例如,我們可以定義一個(gè)Author
模型,并將其與Blog
模型關(guān)聯(lián):
class Author(models.Model): name = models.CharField(max_length=100)class Blog(models.Model): title = models.CharField(max_length=200) content = models.TextField() pub_date = models.DateTimeField(auto_now_add=True) author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)
這里我們?yōu)?code>Blog模型添加了一個(gè)author
字段,它是一個(gè)外鍵字段(ForeignKey
),指向Author
模型。這意味著每篇博客都有一個(gè)作者,而每個(gè)作者可以寫(xiě)多篇博客。
當(dāng)我們刪除一個(gè)作者時(shí),on_delete=models.CASCADE
參數(shù)將確保所有關(guān)聯(lián)的博客也會(huì)被刪除。
在了解了Django模型后,我們來(lái)看看如何使用Django ORM進(jìn)行常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作:創(chuàng)建(Create)、讀取(Retrieve)、更新(Update)和刪除(Delete),通常被稱(chēng)為CRUD操作。
創(chuàng)建記錄在Django ORM中,我們可以通過(guò)創(chuàng)建模型的實(shí)例來(lái)創(chuàng)建新的記錄。以下是一個(gè)創(chuàng)建新的Blog
記錄的示例:
from myapp.models import Blog# 創(chuàng)建新的Blog實(shí)例blog = Blog(title="My first blog", content="This is my first blog post.")blog.save() # don"t forget to call save method
save()
方法會(huì)將新的Blog
實(shí)例保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
Django ORM提供了多種方法來(lái)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄。我們可以使用all()
方法獲取所有記錄,也可以使用filter()
方法獲取滿足特定條件的記錄。
from myapp.models import Blog# 獲取所有Blog記錄blogs = Blog.objects.all()# 輸出所有Blog的標(biāo)題for blog in blogs: print(blog.title)
如果有一個(gè)名為"My first blog"的博客,上面的代碼將會(huì)輸出:
My first blog
更新記錄更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄也很簡(jiǎn)單。我們可以獲取一個(gè)記錄的實(shí)例,修改它的屬性,然后調(diào)用save()
方法:
from myapp.models import Blog# 獲取第一個(gè)Blog記錄blog = Blog.objects.first()# 更新標(biāo)題blog.title = "My updated blog"blog.save()
這段代碼將更新數(shù)據(jù)庫(kù)中第一個(gè)博客的標(biāo)題。
刪除記錄要?jiǎng)h除數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄,我們可以獲取一個(gè)記錄的實(shí)例,然后調(diào)用delete()
方法:
from myapp.models import Blog# 獲取第一個(gè)Blog記錄blog = Blog.objects.first()# 刪除記錄blog.delete()
這段代碼將刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中的第一個(gè)博客。
Django ORM數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)階操作在掌握了Django ORM的基礎(chǔ)操作后,接下來(lái)我們來(lái)看看一些更高級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作,包括復(fù)雜查詢(xún)、查詢(xún)優(yōu)化等。
復(fù)雜查詢(xún)在Django ORM中,我們可以使用filter()
、exclude()
、order_by()
等方法進(jìn)行復(fù)雜查詢(xún)。
例如,我們可以找到所有標(biāo)題包含"django"的博客,并按照發(fā)布日期降序排序:
from myapp.models import Blog# 獲取所有標(biāo)題包含"django"的Blog記錄,并按照發(fā)布日期降序排序blogs = Blog.objects.filter(title__contains="django").order_by("-pub_date")# 輸出這些Blog的標(biāo)題for blog in blogs: print(blog.title)
如果存在標(biāo)題包含"django"的博客,上述代碼將會(huì)按照發(fā)布日期的降序打印它們的標(biāo)題。
查詢(xún)優(yōu)化對(duì)于大型數(shù)據(jù)庫(kù),優(yōu)化查詢(xún)是非常重要的。Django ORM提供了幾種工具來(lái)幫助你優(yōu)化查詢(xún),包括select_related()
和prefetch_related()
。
select_related()
可以一次性獲取與查詢(xún)對(duì)象有ForeignKey關(guān)聯(lián)的對(duì)象,這可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)次數(shù):
from myapp.models import Blog# 獲取所有Blog記錄,并一次性獲取每個(gè)Blog的author信息blogs = Blog.objects.select_related("author").all()# 輸出Blog的標(biāo)題和作者名for blog in blogs: print(blog.title, blog.author.name)
如果有作者名為"John"且標(biāo)題為"My first blog"的博客,上述代碼將會(huì)輸出:
My first blog John
prefetch_related()
對(duì)于ManyToMany關(guān)聯(lián)和一對(duì)多關(guān)聯(lián)也非常有用,它可以一次性獲取所有相關(guān)對(duì)象,減少數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)次數(shù)。
Django ORM提供了多種數(shù)據(jù)庫(kù)約束,如unique
和check
等,可以幫助我們確保數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)一致性。
# 例子:使用unique約束確保每個(gè)作者的email是唯一的class Author(models.Model): name = models.CharField(max_length=100) email = models.EmailField(unique=True)
使用批量操作提升性能Django ORM提供了bulk_create
和bulk_update
等方法,可以讓我們以更高效的方式進(jìn)行批量創(chuàng)建和更新。
# 例子:使用bulk_create方法批量創(chuàng)建對(duì)象authors = [Author(name=f"Author {i}") for i in range(1000)]Author.objects.bulk_create(authors) # 這個(gè)操作只需要一次數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)
使用原生SQL盡管Django ORM提供了許多強(qiáng)大的查詢(xún)工具,但有時(shí)候你可能需要直接執(zhí)行SQL語(yǔ)句。Django ORM允許你執(zhí)行原生SQL,你可以使用raw()
方法或者cursor()
方法來(lái)執(zhí)行原生SQL:
from django.db import connection# 使用cursor()執(zhí)行原生SQLwith connection.cursor() as cursor: cursor.execute("SELECT title FROM myapp_blog") row = cursor.fetchone()print(row)
這段代碼將直接執(zhí)行SQL查詢(xún),并打印出第一個(gè)博客的標(biāo)題。雖然Django ORM提供了.raw()方法允許我們直接執(zhí)行SQL查詢(xún),但是這個(gè)方法應(yīng)該盡量避免使用,因?yàn)樗赡軙?huì)引發(fā)SQL注入等安全問(wèn)題,同時(shí)也失去了Django ORM的許多優(yōu)點(diǎn)。
Django數(shù)據(jù)庫(kù)遷移Django的數(shù)據(jù)庫(kù)遷移系統(tǒng)能夠自動(dòng)地將你對(duì)模型的更改(增加字段、刪除模型等)轉(zhuǎn)換為SQL命令,并在數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行這些命令。這是一種對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行版本控制的方式,讓你能夠更改你的模型并保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的更新。
創(chuàng)建遷移當(dāng)你更改了你的模型(例如,添加一個(gè)字段、改變一個(gè)字段的類(lèi)型等),你需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)遷移來(lái)將這些更改應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫(kù)。你可以使用makemigrations
命令來(lái)創(chuàng)建遷移:
python manage.py makemigrations your_app_name
上述命令將會(huì)檢查你的模型與數(shù)據(jù)庫(kù)的當(dāng)前狀態(tài),然后創(chuàng)建一個(gè)新的遷移,該遷移包含了將數(shù)據(jù)庫(kù)更新至新?tīng)顟B(tài)所需的所有操作。
應(yīng)用遷移創(chuàng)建了遷移之后,你需要使用migrate
命令來(lái)應(yīng)用這些更改到數(shù)據(jù)庫(kù):
python manage.py migrate
該命令將執(zhí)行所有未應(yīng)用的遷移,將你的數(shù)據(jù)庫(kù)更新至最新?tīng)顟B(tài)。
查看遷移狀態(tài)你可以使用showmigrations
命令查看所有遷移的狀態(tài)(已應(yīng)用的和未應(yīng)用的):
python manage.py showmigrations
執(zhí)行上述命令將會(huì)列出所有的遷移以及它們的狀態(tài),這可以幫助你了解數(shù)據(jù)庫(kù)的當(dāng)前狀態(tài)。
回滾遷移有時(shí),你可能需要撤銷(xiāo)某個(gè)遷移。你可以使用migrate
命令和遷移名(或遷移名之前的遷移名)來(lái)回滾遷移:
python manage.py migrate your_app_name 0001
該命令將會(huì)撤銷(xiāo)名為0002
的遷移(以及在其之后的所有遷移),并將數(shù)據(jù)庫(kù)回滾至0001
的狀態(tài)。
盡管Django ORM是一個(gè)強(qiáng)大且方便的工具,但它并不是無(wú)懈可擊的。了解這些局限性可以幫助我們更加理智地決定何時(shí)以及如何使用它。
性能開(kāi)銷(xiāo)Django ORM需要額外的處理來(lái)將數(shù)據(jù)庫(kù)的行轉(zhuǎn)換為Python對(duì)象。這意味著使用Django ORM通常會(huì)比直接使用SQL語(yǔ)句慢一些。然而,這種性能開(kāi)銷(xiāo)通常是可以接受的,除非你正在處理極大量的數(shù)據(jù)。
不支持某些復(fù)雜的SQL查詢(xún)雖然Django ORM支持許多SQL功能,但有一些復(fù)雜的SQL查詢(xún)可能無(wú)法通過(guò)Django ORM的查詢(xún)API來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如,對(duì)于某些數(shù)據(jù)庫(kù)的特定特性或高級(jí)SQL功能,可能需要寫(xiě)原生的SQL語(yǔ)句。
需要額外的學(xué)習(xí)和理解雖然Django ORM可以幫助我們避免直接編寫(xiě)SQL,但是要有效地使用它,仍然需要理解數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念。而且,Django ORM自身的API和特性也需要一些學(xué)習(xí)和理解。
對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的隱藏可能導(dǎo)致誤解Django ORM隱藏了數(shù)據(jù)庫(kù)的許多細(xì)節(jié),這使得編程變得更簡(jiǎn)單,但也可能導(dǎo)致開(kāi)發(fā)者對(duì)正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫(kù)操作有誤解。例如,一個(gè)看似簡(jiǎn)單的操作可能實(shí)際上引發(fā)了多次數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)。
# 例子:看似簡(jiǎn)單的操作實(shí)際上引發(fā)了多次數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)for book in Book.objects.all(): print(book.author.name) # 這個(gè)操作對(duì)每本書(shū)都會(huì)引發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)
在這個(gè)例子中,打印每本書(shū)的作者名字的操作實(shí)際上對(duì)每本書(shū)都會(huì)引發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún),如果有大量的書(shū)籍,那么這個(gè)操作將會(huì)非常慢。這是因?yàn)镈jango ORM默認(rèn)是懶加載的,也就是說(shuō),它只在需要的時(shí)候才會(huì)去數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)數(shù)據(jù)。
Django ORM總結(jié)與展望經(jīng)過(guò)這篇文章的學(xué)習(xí),我們深入了解了Django ORM的工作原理,實(shí)現(xiàn)了一些基礎(chǔ)和進(jìn)階的數(shù)據(jù)庫(kù)操作,同時(shí)也了解了它的一些最佳實(shí)踐和局限性。
Django ORM作為Python Web開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要部分,它以其簡(jiǎn)潔和強(qiáng)大的功能贏得了許多開(kāi)發(fā)者的喜愛(ài)。盡管它有一些局限性,比如某些復(fù)雜查詢(xún)的支持不是很好,以及它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的隱藏可能會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題,但是總體來(lái)說(shuō),Django ORM是一個(gè)非常有效的工具,可以幫助我們更快更好地進(jìn)行Web開(kāi)發(fā)。
在未來(lái),我們可以期待Django ORM將會(huì)持續(xù)改進(jìn),提供更多的功能和更好的性能。同時(shí),我們也可以通過(guò)深入學(xué)習(xí)和實(shí)踐,更好地利用Django ORM,提高我們的開(kāi)發(fā)效率。
如有幫助,請(qǐng)多關(guān)注個(gè)人微信公眾號(hào):【Python全視角】TeahLead_KrisChang,10+年的互聯(lián)網(wǎng)和人工智能從業(yè)經(jīng)驗(yàn),10年+技術(shù)和業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)管理經(jīng)驗(yàn),同濟(jì)軟件工程本科,復(fù)旦工程管理碩士,阿里云認(rèn)證云服務(wù)資深架構(gòu)師,上億營(yíng)收AI產(chǎn)品業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人。
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