Django model与数据库操作对应关系(转)

? Django对数据库的操作分用到三个类:Manager、QuerySet、Model。

Manager的主要功能定义表级方法(表级方法就是影响一条或多条记录的方法),我们可以以models.Manager为父类,定义自己的manager,增加表级方法;

QuerySet是Manager的方法返回的,是一个可遍历结构,包含一个或多个元素,每个元素都是一个Model 实例,它里面的方法也是表级方法。

Model是一条记录的类,它的功能很强大,里面包含外键实体等,它的方法都是记录级方法(都是实例方法,无类方法),不要在里面定义类方法,比如计算记录的总数,查看所有记录,这些应该放在自定义的manager类中。

Django给我们提供了增加表级方法的途径,那就是自定义manager类,而不是自定义QuerySet类,一般的我们没有自定义QuerySet类的必要;

1.QuerySet

1.1 简介

每个Model都有一个默认的manager类,名为objects,QuerySet有两种来源:通过manager的方法得到、通过QuerySet的方法得到。QuerySet的最初来源就是通过manager的方法。mananger的方法和QuerySet的方法大部分同名,同意思,如filter(),update()等,但也有些不同,如manager有create()、get_or_create(),而QuerySet有delete()等。一个QuerySet包含一个或多个model instance。QuerySet类似于Python中的list,list的一些方法QuerySet也有,比如切片,遍历。

>>> from gk_user.models import UserEx

>>> type(UserEx.objects)

<class ‘django.db.models.manager.Manager‘>

>>> a = UserEx.objects.all()

>>> type(a)

<class ‘django.db.models.query.QuerySet‘>

QuerySet是延迟获取的,只有当用到这个QuerySet时(有下面几种情况),才会求值,即查询数据库。另外,查询到的QuerySet又是缓存的,当再次使用同一个QuerySet时,并不会再查询数据库,而是直接从缓存获取(不过,有一些特殊情况)。一般而言,当对一个没有求值的QuerySet进行的运算返回的不是QuerySet、ValuesQuerySet、ValuesListQuerySet、Model实例时,一般的会立即查询数据库;反之,运算返回的是QuerySet、ValuesQuerySet、ValuesListQuerySet、Model实例时,一般不会查询数据库。下面介绍几种(并非全部)对QuerySet求值的场景。

class Blog(models.Model):

??? name = models.CharField(max_length=100)

??? tagline = models.TextField()

? ?

??? def __unicode__(self):

??????? return self.name

? ?

class Author(models.Model):

??? name = models.CharField(max_length=50)

??? email = models.EmailField()

? ?

??? def __unicode__(self):

??????? return self.name

? ?

class Entry(models.Model):

??? blog = models.ForeignKey(Blog)

??? headline = models.CharField(max_length=255)

??? body_text = models.TextField()

??? pub_date = models.DateField()

??? mod_date = models.DateField()

??? authors = models.ManyToManyField(Author)

??? n_comments = models.IntegerField()

??? n_pingbacks = models.IntegerField()

??? rating = models.IntegerField()

? ?

??? def __unicode__(self):

??????? return self.headline

我们以上面的models为例。

一 遍历

a = Entry.objects.all()

for e in a:

??? print (e.headline)

当遍历时,先从数据库执行查询select * from Entry得到a,然后再遍历a。

注意:这里只是查询Entry表,返回的a的每条记录只包含Entry表的字段值。不管Entry的model中是否有onetoone、onetomany、manytomany字段,都不会关联查询。这遵循的是数据库最少读写原则。

我们修改一下代码,如下,遍历一开始也是先执行查询得到a,但当执行print (e.blog.name)时,还需要再次查询数据库获取blog实体。

from django.db import connection

l = connection.queries? #l是一个列表,记录SQL语句

a = Entry.objects.all()

for e in a:

??? print (e.blog.name)

??? len(l)

遍历时,每次都要查询数据库,l长度每次增1,Django提供了方法可以在查询时返回关联表实体,如果是onetoone或onetomany,那用select_related,不过对于onetomany,只能在主表(定义onetomany关系的那个表)的manager中使用select_related方法,即通过select_related获取的关联对象是model instance,而不能是QuerySet,

如下,e.blog就是model instance。对于onetomany的反向和manytomany,要用prefetch_related,它返回的关联对象是QuerySet。

a = Entry.objects.select_related(‘blog‘)

for e in a:

??print (e.blog.name)

??len(l)

可以看到从开始到结束,l的长度只增加1。另外,通过查询connection.queries[-1]可以看到Sql语句用了join。

二切片

切片不会立即执行,除非显示指定了步长,如a= Entry.objects.all()[0:10:2],步长为2。

?

三序列化,即Pickling

序列化QuerySet很少用

四repr()

和str()功能相似,将对象转为字符串,很少用。

五len()

计算QuerySet元素的数量,并不推荐使用len(),除非QuerySet是求过值的(即evaluated),否则,用QuerySet.count()获取元素数量,这个效率要高。

六?list()

将QuerySet转为list

七?bool(),判断是否为空

if Entry.objects.filter(headline="Test"):

?? ??print("There is at least one Entry with the headline Test")

?同样不建议这种方法判断是否为空,而应该使用QuerySet.exists(),查询效率高

? ?

?

八QuerySet的方法

数据库的常用操作就四种:增、删、改、查,QuerySet的方法涉及删、改、查。后面还会讲model对象的方法,model方法主要是增、删、改、还有调用model实例的字段。

(1) 删delete()

原型:delete()

返回:None

相当于delete-from-where, delete-from-join-where。先filter,然后对得到的QuerySet执行delete()方法就行了,它会同时删除关联它的那些记录,比如我删除记录表1中的A记录,表2中的B记录中有A的外键,那同时也会删除B记录,那ManyToMany关系呢?不清楚。实际中,delete用的很少,对于没有用的记录,一般是update为不可用。由于有些数据库,如Sqlite不支持delete与limit连用,所以在这些数据库对QuerySet的切片执行delete()会出错。如

>>> a = UserEx.objects.filter(is_active=False)

>>> b = a[:3]

>>> b.delete() #执行时会报错

解决:UserEx.objects.filter(pk__in=b).delete()?

in后面可以是一个QuerySet,见 https://docs.djangoproject.com/en/1.6/ref/models/querysets/#in

??? ?

(2) 改 update()

批量修改,返回修改的记录数。不过update()中的键值对的键只能是主表中的字段,不能是关联表字段,如下

Entry.objects.update(blog__name=‘foo‘)? #这是错误的,无法修改关联表字段,只能修改Entry

#表中的字段

Entry.objects.filter(blog__name=‘foo‘).update(comments_on=False)? #正确,filter中的字段可以

#是关联表

最好的方法是先filter,查询出QuerySet,然后再执行QuerySet.update()。

由于有些数据库,不支持update与limit连用,所以在这些数据库对QuerySet的切片执行update()会出错。

(3)查询 filter(**kwargs)、exclude(**kwargs)、get(**kwargs)

相当于select-from-where,select-from-join-where,很多网站读数据库操作最多。可以看到,filter()的参数是变个数的键值对,而不会出现>,<,!=等符号,这些符号分别用__gt,__lt,~Q或exclude(),不过对于!=,建议使用Q查询,更不容易出错。可以使用双下划线对OneToOne、OneToMany、ManyToMany进行关联查询和反向关联查询,而且方法都是一样的,如:

>>> Entry.objects.filter(blog__name=‘Beatles Blog‘) #限定外键表的字段下面是反向连接,不过要

#注意,这里不是entry_set,entry_set是Blog instance的一个属性,代表某个Blog object

#的关联的所有entry,而QuerySet的方法中反向连接是直接用model的小写,不要把两者搞#混。It works backwards, too. To refer to a "reverse" relationship, just use the lowercase name of #the model.

>>> Blog.objects.filter(entry__headline__contains=‘Lennon‘)

>>> Blog.objects.filter(entry__authors__name=‘Lennon‘)?? #ManyToMany关系,反向连接

>>> myblog = Blog.objects.get(id=1)

>>> Entry.objects.filter(blog=myblog)? #正向连接。与下面一句等价,既可以用实体,也可以用

#实体的主键,其实即使用实体,也是只用实体的主键而已。这两种方式对OneToOne、

#OneToMany、ManyToMany的正向、反向连接都适用。

>>> Entry.objects.filter(blog=1)

>>> myentry = Entry.objects.get(id=1)

>>> Blog.objects.filter(entry=myentry) #ManyToMany反向连接。与下面一句等价

>>> Blog.objects.filter(entry=1)

OneToOne的关系也是这样关联查询,可以看到,Django对OneToOne、OneToMany、ManyToMany关联查询及其反向关联查询提供了相同的方式,真是牛逼啊。对于OneToOne、OneToMany的主表,也可以使用下面的方式

Entry.objects.filter(blog_id=1),因为blog_id是数据库表Entry的一个字段, 这条语句与Entry.objects.filter(blog=1)生成的SQL是完全相同的,都是只在Entry表查询,没用join,django为我们封装了对数据库的操作,所以建议只用model中的字段,而blog_id不是model定义的字段,不建议用。

? ?

与filter类似的还有exclude(**kwargs)方法,这个方法是剔除,相当于select-from-where not,select-from-join-where not。可以使用双下划线对OneToOne、OneToMany、ManyToMany进行关联查询和反向关联查询,方法与filter()中的使用方法相同。

>>> Entry.objects.exclude(pub_date__gt=datetime.date(2005, 1, 3), headline=‘Hello‘)

转为SQL为

SELECT *

FROM Entry

WHERE NOT (pub_date > ‘2005-1-3‘ AND headline = ‘Hello‘)

? ?

(4)SQL其它关键字在django中的实现

在SQL中,很多关键词在删、改、查时都是可以用的,如order by、 like、in、join、union、and、or、not等等,我们以查询为例,说一下django如何映射SQL的这些关键字的(查、删、改中这些关键字的使用基本相同)。

No1 ?F类(无对应SQL关键字)

前面提到的filter/exclude中的查询参数值都是常量,如果我们想比较model的两个字段怎么办呢?Django也提供了方法,F类,F类实例化时,参数也可以用双下划线,也可以逻辑运算,如下

>>> from django.db.models import F

>>> Entry.objects.filter(n_comments__gt=F(‘n_pingbacks‘))

>>> from datetime import timedelta

>>> Entry.objects.filter(mod_date__gt=F(‘pub_date‘) + timedelta(days=3))

>>> Entry.objects.filter(authors__name=F(‘blog__name‘))

No2 ?Q类(对应and/or/not)

如果有or等逻辑关系呢,那就用Q类,filter中的条件可以是Q对象与非Q查询混和使用,但不建议这样做,因为混和查询时Q对象要放前面,这样就有难免忘记顺序而出错,所以最好如果使用Q对象,那就全部用Q对象。Q对象也很简单,就是把原来filter中的各个条件分别放在一个Q()即可,不过我们还可以使用或与非,分别对应符号为"|"和"&"和"~",而且这些逻辑操作返回的还是一个Q对象,另外,逗号是各组条件的基本连接符,也是与的关系,其实可以用&代替(在python manage.py shell测试过,&代替逗号,执行的SQL是一样的),不过那样的话可读性会很差,这与我们直接写SQL时,各组条件and时用换行一样,逻辑清晰。

from django.db.models import Q

>>> Poll.objects.get( Q(pub_date=date(2005, 5, 2)) | Q(pub_date=date(2005, 5, 6)),

question__startswith=‘Who‘)?? #正确,但不要这样混用

>>> Poll.objects.get( Q(pub_date=date(2005, 5, 2)) | Q(pub_date=date(2005, 5, 6)),

Q(question__startswith=‘Who‘)) ?#推荐,全部是Q对象

>>> Poll.objects.get( (Q(pub_date=date(2005, 5, 2)) | Q(pub_date=date(2005, 5, 6)))&

Q(question__startswith=‘Who‘))? #与上面语句同意,&代替",",可读性差

Q类中时应该可以用F类,待测试。

? ?

No3 ?annotate(无对应SQL关键字)

函数原型annotate(*args,?**kwargs)

返回QuerySet

往每个QuerySet的model instance中加入一个或多个字段,字段值只能是聚合函数,因为使用annotate时,会用group by,所以只能用聚合函数。聚合函数可以像filter那样关联表,即在聚合函数中,Django对OneToOne、OneToMany、ManyToMany关联查询及其反向关联提供了相同的方式,见下面例子。

>>> from django.contrib.auth.models import User

>>> from django.db.models import Count

#计算每个学员的usertask数量,字段命名为ut_num,返回的QuerySet中的每个object都有

#这个字段在UserTask中定义User为外键,在Task中定义与User是ManyToMany,中间表为

#notification_task_users

>>> a = User.objects.filter(is_active=True, usertask__is_active=True). annotate(n=Count(‘usertask‘)) #一对多反向连接。User与UserTask是onetomany关联

>>> b = User.objects.filter(is_active=True, task__is_active=True).annotate(n=Count(‘task__name‘))? #多对多反向连接,User与Task是manytomany关联

>>> len(a)? #这里才会对a求值

>>> len(b)

a对应的SQL语句为(SQL中没有为表起别名,u、ut是我加的):

select auth.user.*,Count(ut.id) as ut_num

from auth_user as u

left outer join ut on u.id = ut.user_id

where u.is_active=True and ut.is_active=True

group by u.*

? ?

b对应的SQL语句为(SQL中没有为表起别名,u、t、r是我加的):

select u.*,Count(t.name) as n

from auth_user as u

left outer join notification.task_users as r on u.id=r.user_id

left outer join notification_task as t on r.task_id=t.id

where t.is_active=True and u.is_active=True

group by u.*

? ?

No4 ?order_by——对应order by

函数原型 order_by(**kwargs)

返回QuerySet

正向的反向关联表跟filter的方式一样。如果直接用字段名,那就是升序asc排列;如果字段名前加-,就是降序desc

? ?

No5 ?distinct——对应distinct

原型 distinct()

一般与values()、values_list()连用,这时它返回ValuesQuerySet、ValuesListQuerySet

这个类跟列表很相似,它的每个元素是一个字典。它没有参数(其实是有参数的,不过,参数只在PostgreSQL上起作用)。使用方法为

>>> a=Author.objects.values_list(name).distinct()

>>> b=Author.objects.values_list(name,email).distinct()

对应的SQL分别为

select distinct name

from Author

select distinct name,email

from Author

? ?

No6? values()和values_list()——对应‘select 某几个字段‘

函数原型values(*field), values_list(*field)

返回ValuesQuerySet, ValuesListQuerySet

Author.objects.filter(**kwargs)对应的SQL只返回主表(即Author表)的所有字段值,即使在查询时关联了其它表,关联表的字段也不会返回,只有当我们通过Author instance用关联表时,Django才会再次查询数据库获取值。当我们不用Author instance的方法,且只想返回几个字段时,就要用values(),它返回的是一个ValuesQuerySet对象,它类似于一个列表,不过,它的每个元素是字典。而values_list()跟values()相似,它返回的是一个ValuesListQuerySet,也类型于一个列表,不过它的元素不是字典,而是元组。一般的,当我们不需要model instance的方法且返回多个字段时,用values(*field),而返回单个字段时用values_list(‘field‘,flat=True),这里flat=True是要求每个元素不是元组,而是单个值,见下面例子。而且我们可以返回关联表的字段,用法跟filter中关联表的方式完全相同。

>>> a = User.objects.values(‘id‘,‘username‘,‘userex__account_name‘)

>>> type(a)

<class ‘django.db.models.query.ValuesQuerySet‘>

>>> a

[{‘id‘:0,‘username‘:u‘test0‘,‘ userex__account_name‘: u‘mlp-gikoo-test0@gk.cn‘},{‘id‘:1,‘username‘:u‘test1‘,

‘userex__account_name‘: u‘mlp-gikoo-test1@gk.cn‘},{‘id‘:2,‘username‘:u‘test2‘, ‘ userex__account_name‘: u‘mlp-gikoo-test2@gk.cn‘}]

>>> b= User.objects.values_list(‘username‘,flat=True)

>>> b

[u‘gikoo‘, u‘test1‘ ,u‘test2‘]

? ?

No7? select_related()——对应返回关联表字段,嵌套,这部分要比SQL语句强大

原型select_related(*filed)

返回QuerySet

它可以指定返回哪些关联表model instance,这里的field跟filter()中的键一样,可以用双下划线,但也有不同,You can refer to any ForeignKey or OneToOneField relation in the list of fields passed to select_related(),QuerySet中的元素中的OneToOne关联及外键对应的是都是关联表的一条记录,如my_entry=Entry.objects.get(id=1),my_entry.blog就是关联表的一条记录的对象。select_related()不能用于OneToMany的反向连接,和ManyToMany,这些都是model的一条记录对应关联表中的多条记录。前面提到了对于a = Author.objects.filter(**kwargs)这类语句,对应的SQL只返回主表,即Author的所有字段,并不会返回关联表字段值,只有当我们使用关联表时才会再查数据库返回,但有些时候这样做并不好。看下面两段代码,这两段代码在1.1中提到过。在代码1中,在遍历a前,先执行a对应的SQL,拿到数据后,然后再遍历a,而遍历过程中,每次都还要查询数据库获取关联表。代码2中,当遍历开始前,先拿到Entry的QuerySet,并且也拿到这个QuerySet的每个object中的blog对象,这样遍历过程中,就不用再查询数据库了,这样就减少了数据库读次数。

代码1

a = Entry.objects.all()

for e in a:

??? print (e.blog.name)

? ?

代码2

a = Entry.objects.select_related(‘blog‘)

for e in a:

??????? print (e.blog.name)

No8??prefetch_related(*field) ——对应返回关联表字段,嵌套,这部分要比SQL语句强大

函数原型prefetch_related(*field)

返回的是QuerySet

可以用双下划线。前面提到select_related不能用于OneToMany的反向连接,及ManyToMany的情况,这部分由prefetch_related()来实现。其实,prefetch_related()也能做select_related()的事情,但由于策略不同,可能相比select_related()要低效一些,所以建议还是各管各擅长的。select_related是用select ……join来返回关联的表字段,而prefetch_related是用多条SQL语句的形式查询,一般,后一条语句用IN来调用上一句话返回的结果。

class Restaurant(models.Model):

??? pizzas = models.ManyToMany(Pizza, related_name=‘restaurants‘)

??? best_pizza = models.ForeignKey(Pizza, related_name=‘championed_by‘)

? ?

>>> Restaurant.objects.prefetch_related(‘pizzas__toppings‘)

>>> Restaurant.objects.select_related(‘best_pizza‘).prefetch_related(‘best_pizza__toppings‘)

先用select_related查到best_pizza对象,再用prefetch_related 从best_pizza查出toppings

至此,我们总结了查询数据库时,返回的数据形式,主要有三种:返回QuerySet,每个object只包含主表字段;返回QuerySet,每个object除了包含主表所有字段,还包含某些关联表的object,这种情况要用select_related()和prefetch_related();返回ValuesQuerySet, ValuesListQuerySet,它们的每个元素包含若干主表和关联表的字段,不包含任何实体和关联实例,这种情况要用values()和values_list()。

? ?

No9? extra()——实现复杂的where子句

函数原型:extra(select=None, where=None, params=None, tables=None, order_by=None, select_params=None)

基本上,查询时用django提供的方法就够用了,不过有时where子句中包含复杂的逻辑,这种情况下django提供的方法可能不容易做到,还好,django有extra(), extra()中直接写一些SQL语句。不过,不同的数据库用的SQL有些差异,所以尽可能不要用extra()。需要时再看使用方法吧。

? ?

No10? aggregate(*args, **kwargs)——对应聚合函数

参数为聚合函数,最好用**kwargs的形式,每个参数起一个名字。如

>>> from django.db.models import Count

>>> q = Blog.objects.aggregate(Count(‘entry‘))? #这是用*args的形式,最好不要这样用

>>> q = Blog.objects.aggregate(number_of_entries=Count(‘entry‘))? #这是用**kwargs的形式

{‘number_of_entries‘: 16}

? ?

No11? exists()、count()、len()

如果只是想知道一个QuerySet是否为空,而不想获取QuerySet中的每个元素,那就用exists(),它要比len()、count()、和直接进行if判断效率高。如果只想知道一个QuerySet有多大,而不想获取QuerySet中的每个元素,那就用count();如果已经从数据库获取到了QuerySet,那就用len()

? ?

No12 ?contains/startswith/endswith——对应like

字段名加双下划线,除了它,还有icontains,即Case-insensitive contains,这个是大小写不敏感的

No13? in——对应in

字段名加双下划线

No14? gt/gte/lt/lte——对应于>,>=,<,<=

字段名加双下划线

No15? range——对应于between and

字段名加双下划线,range后面值是列表

No16? isnull——对应于is null

Entry.objects.filter(pub_date__isnull=True)对应的SQL为SELECT ... WHERE pub_date IS NULL;

No17? QuerySet切片——对应于limit

??? QuerySet的索引只能是非负整数,不支持负整数,所以QuerySet[-1]错误

a=Entry.objects.all()[5:10]

b=len(a)? #执行Entry.objects.all()[5:8],对于不同的数据库,SQL语句不同,Sqlite 的SQL语句为select?*?from?tablename?limit?3 offset 5; MySQL的SQL语句为select?*?from?tablename?limit?3,5

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Django model与数据库操作对应关系(转)

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