Django—模型

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索引 1.定義模型類 2.模型類 3.欄位查詢 4.查詢集 5.模型類關係 6.模型類擴展 ORM簡介 ORM，全拼Object-Relation Mapping，中文意為對象-關係映射，是隨著面向對象的軟體開發方法發展而產生的。面向對象的開發方法是當今企業級應用開發環境中的主流開發方法，關係資料庫 ...


索引

　　　　　　　　1.定義模型類

　　　　　　　　2.模型類

　　　　　　　　3.欄位查詢

　　　　　　　　4.查詢集

　　　　　　　　5.模型類關係

　　　　　　　　6.模型類擴展

 

ORM簡介

ORM，全拼Object-Relation Mapping，中文意為對象-關係映射，是隨著面向對象的軟體開發方法發展而產生的。面向對象的開發方法是當今企業級應用開發環境中的主流開發方法，關係資料庫是企業級應用環境中永久存放數據的主流數據存儲系統。對象和關係數據是業務實體的兩種表現形式，業務實體在記憶體中表現為對象，在資料庫中表現為關係數據。記憶體中的對象之間存在關聯和繼承關係，而在資料庫中，關係數據無法直接表達多對多關聯和繼承關係。因此，對象-關係映射ORM系統一般以中間件的形式存在，主要實現程式對象到關係資料庫數據的映射。面向對象是從軟體工程基本原則(如耦合、聚合、封裝)的基礎上發展起來的，而關係資料庫則是從數學理論發展而來的，兩套理論存在顯著的區別。為瞭解決這個不匹配的現象,對象關係映射技術應運而生。O/R中字母O起源於"對象"(Object),而R則來自於"關係"(Relational)。幾乎所有的程式裡面，都存在對象和關係資料庫。在業務邏輯層和用戶界面層中，我們是面向對象的。當對象信息發生變化的時候，我們需要把對象的信息保存在關係資料庫中。目前流行的ORM產品如Java的Hibernate，.Net的EntityFormerWork等。

在MVC框架中的Model模塊中都包括ORM，對於開發人員主要帶來瞭如下好處：

  • 實現了數據模型與資料庫的解耦，通過簡單的配置就可以輕鬆更換資料庫，而不需要修改代碼。
  • 只需要面向對象編程，不需要面向資料庫編寫代碼。
  • 在MVC中Model中定義的類，通過ORM與關係型資料庫中的表對應，對象的屬性體現對象間的關係，這種關係也被映射到數據表中。

Django框架中ORM示意圖如下：

使用MySQL資料庫，這是Web項目首選的資料庫。

打開項目的settings.py文件，找到DATABASES項，預設使用SQLite3資料庫

修改為使用MySQL資料庫，代碼如下:

將引擎改為mysql，提供連接的主機HOST、埠PORT、資料庫名NAME、用戶名USER、密碼PASSWORD。
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        'NAME': 'test2', #資料庫名字，
        'USER': 'root', #資料庫登錄用戶名
        'PASSWORD': '123456', #資料庫登錄密碼
        'HOST': 'localhost', #資料庫所在主機
        'PORT': '3306', #資料庫埠
    }
}

註意：資料庫test2 Django框架不會自動生成，需要我們自己進入mysql資料庫去創建。

把資料庫切換成了mysql，需要安裝pymysql模塊之後，Django框架才可以操作mysql資料庫。安裝命令如下：

pip install pymysql

安裝成功之後，在項目的_init_.py文件中加上如下代碼:

import pymysql
pymysql.install_as_MySQLdb()

 

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1.定義模型類

  • 模型類被定義在"應用/models.py"文件中，此例中為"booktest/models.py"文件。

  • 模型類必須繼承自Model類，位於包django.db.models中。

  • 提示：對於重要數據使用邏輯刪除。

示例

1.打開booktest/models.py文件，定義模型類如下

from django.db import models

#定義圖書模型類BookInfo
class BookInfo(models.Model):
    btitle = models.CharField(max_length=20)#圖書名稱
    bpub_date = models.DateField()#發佈日期
    bread = models.IntegerField(default=0)#閱讀量
    bcomment = models.IntegerField(default=0)#評論量
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#邏輯刪除

#定義英雄模型類HeroInfo
class HeroInfo(models.Model):
    hname = models.CharField(max_length=20)#英雄姓名
    hgender = models.BooleanField(default=True)#英雄性別
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#邏輯刪除
    hcomment = models.CharField(max_length=200)#英雄描述信息
    hbook = models.ForeignKey('BookInfo')#英雄與圖書表的關係為一對多，所以屬性定義在英雄模型類中

2.遷移

生成並執行遷移文件。

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

打開資料庫的命令行，查看當前所有表如下圖：

表bookinfo結構如圖：

　　預設值並不在資料庫層面生效，而是在django創建對象時生效。

表booktest_heroinfo結構如下：

　　Django框架會根據關係屬性生成一個關係欄位，並創建外鍵約束。

3.測試數據

在資料庫命令行中，複製如下語句執行，向booktest_bookinfo表中插入測試數據：

insert into booktest_bookinfo(btitle,bpub_date,bread,bcomment,isDelete) values ('射雕英雄傳','1980-5-1',12,34,0), ('天龍八部','1986-7-24',36,40,0), ('笑傲江湖','1995-12-24',20,80,0), ('雪山飛狐','1987-11-11',58,24,0);
View Code 

再複製如下語句執行，向booktest_heroinfo表中插入測試數據：

insert into booktest_heroinfo(hname,hgender,hbook_id,hcomment,isDelete) values ('郭靖',1,1,'降龍十八掌',0), ('黃蓉',0,1,'打狗棍法',0), ('黃藥師',1,1,'彈指神通',0), ('歐陽鋒',1,1,'蛤蟆功',0), ('梅超風',0,1,'九陰白骨爪',0), ('喬峰',1,2,'降龍十八掌',0), ('段譽',1,2,'六脈神劍',0), ('虛竹',1,2,'天山六陽掌',0), ('王語嫣',0,2,'神仙姐姐',0), ('令狐沖',1,3,'獨孤九劍',0), ('任盈盈',0,3,'彈琴',0), ('岳不群',1,3,'華山劍法',0), ('東方不敗',0,3,'葵花寶典',0), ('胡斐',1,4,'胡家刀法',0), ('苗若蘭',0,4,'黃衣',0), ('程靈素',0,4,'醫術',0), ('袁紫衣',0,4,'六合拳',0);
View Code

4.定義視圖

打開booktest/views.py文件，定義視圖代碼如下：

from django.shortcuts import render,redirect
from booktest.models import *
from datetime import date
from django.core.urlresolvers import reverse

#查詢所有圖書並顯示
def index(request):
    book_list = BookInfo.objects.all()
    return render(request, 'booktest/index.html', {"book_list": book_list})

#創建新圖書
def create(request):
    book_obj = BookInfo()
    book_obj.btitle = "神雕俠侶"
    book_obj.bpub_date = date(1995, 12, 21)
    book_obj.save()
    # 跳轉首頁
    return redirect(reverse('book:index'))

#邏輯刪除指定編號的圖書
def delete(request,id):
    book_obj = BookInfo.objects.get(id=int(id))
    book_obj.delete()
    return redirect(reverse('book:index'))
View Code

5.配置url

打開項目的urls.py文件，配置url如下：

from django.conf.urls import include, url
from django.contrib import admin

urlpatterns = [
    url(r'^admin/',  admin.site.urls),
    #引入booktest的url配置
    url(r'^book',include('booktest.urls')),
]
View Code

在booktest應用下創建urls.py文件，代碼如下：

from django.conf.urls import url
from booktest import views

urlpatterns=[
    url(r'^index$',views.index),
    url(r'^delete(\d+)/$',views.delete),
    url(r'^create/$',views.create),
]
View Code 

6.創建模板

打開項目的settings.py文件，配置模板查找目錄TEMPLATES的DIRS。

'DIRS': [os.path.join(BASE_DIR,'templates')],

在templates下創建index.html文件

index.html代碼如下：

<html>
<head>
    <title>圖書管理</title>
</head>
<body>
<a href="/create/">創建</a>
<ul>
{%for book in list%}
    <li>{{book.btitle}}--<a href="/delete{{book.id}}/">刪除</a></li>
{%endfor%}
</ul>
</body>
</html> 

7.運行項目測試

 

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2.模型類

定義屬性

Django根據屬性的類型確定以下信息：

  • 當前選擇的資料庫支持欄位的類型

  • 渲染管理表單時使用的預設html控制項

  • 在管理站點最低限度的驗證

django會為表創建自動增長的主鍵列，每個模型只能有一個主鍵列，如果使用選項設置某屬性為主鍵列後django不會再創建自動增長的主鍵列。

預設創建的主鍵列屬性為id，可以使用pk代替，pk全拼為primary key。

　　註意：pk是主鍵的別名，若主鍵名為id2，那麼pk是id2的別名。

屬性命名限制：

  • 不能是python的保留關鍵字。
  • 不允許使用連續的下劃線，這是由django的查詢方式決定的。
  • 定義屬性時需要指定欄位類型，通過欄位類型的參數指定選項，語法如下：
屬性=models.欄位類型(選項)

欄位類型

使用時需要引入django.db.models包，欄位類型如下：

  • AutoField：自動增長的IntegerField，通常不用指定，不指定時Django會自動創建屬性名為id的自動增長屬性。

  • BooleanField：布爾欄位，值為True或False。

  • NullBooleanField：支持Null、True、False三種值。

  • CharField(max_length=字元長度)：字元串。

    • 參數max_length表示最大字元個數。

  • TextField：大文本欄位，一般超過4000個字元時使用。

  • IntegerField：整數。

  • DecimalField(max_digits=None, decimal_places=None)：十進位浮點數。

    • 參數max_digits表示總位數。

    • 參數decimal_places表示小數位數。

  • FloatField：浮點數。

  • DateField[auto_now=False, auto_now_add=False])：日期。

    • 參數auto_now表示每次保存對象時，自動設置該欄位為當前時間，用於"最後一次修改"的時間戳，它總是使用當前日期，預設為false。

    • 參數auto_now_add表示當對象第一次被創建時自動設置當前時間，用於創建的時間戳，它總是使用當前日期，預設為false。

    • 參數auto_now_add和auto_now是相互排斥的，組合將會發生錯誤。

  • TimeField：時間，參數同DateField。

  • DateTimeField：日期時間，參數同DateField。

  • FileField：上傳文件欄位。

  • ImageField：繼承於FileField，對上傳的內容進行校驗，確保是有效的圖片。

  • 。。。。。。

選項

通過選項實現對欄位的約束，選項如下：

  • null：如果為True，表示允許為空，預設值是False。

  • blank：如果為True，則該欄位允許為空白，預設值是False。

  • 對比：null是資料庫範疇的概念，blank是表單驗證範疇的。

  • db_column：欄位的名稱，如果未指定，則使用屬性的名稱。

  • db_index：若值為True, 則在表中會為此欄位創建索引，預設值是False。

  • default：預設值。

  • primary_key：若為True，則該欄位會成為模型的主鍵欄位，預設值是False，一般作為AutoField的選項使用。

  • unique：如果為True, 這個欄位在表中必須有唯一值，預設值是False。

  • 。。。。。。

綜合演示

修改booktest/models.py中的模型類，代碼如下：

from django.db import models

#定義圖書模型類BookInfo
class BookInfo(models.Model):
    #btitle = models.CharField(max_length=20)#圖書名稱
    btitle = models.CharField（max_length=20, db_column='title')#通過db_column指定btitle對應表格中欄位的名字為title
    bpub_date = models.DateField()#發佈日期
    bread = models.IntegerField(default=0)#閱讀量
    bcomment = models.IntegerField(default=0)#評論量
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#邏輯刪除

#定義英雄模型類HeroInfo
class HeroInfo(models.Model):
    hname = models.CharField(max_length=20)#英雄姓名
    hgender = models.BooleanField(default=True)#英雄性別
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#邏輯刪除
    #hcomment = models.CharField(max_length=200)#英雄描述信息
    hcomment = models.CharField(max_length=200, null=True, blank=False) #hcomment對應的資料庫中的欄位可以為空，但通過後臺管理頁面添加英雄信息時hcomment對應的輸入框不能為空
    hbook = models.ForeignKey('BookInfo')#英雄與圖書表的關係為一對多，所以屬性定義在英雄模型類中

然後生成遷移文件並執行遷移命令，最後查看資料庫中的內容。

 

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3.欄位查詢

實現sql中where的功能，調用過濾器filter()、exclude()、get()，下麵以filter()為例。

通過"屬性名_id"表示外鍵對應對象的id值。

語法如下：

　　說明：屬性名稱和比較運算符間使用兩個下劃線，所以屬性名不能包括多個下劃線。

屬性名稱__比較運算符=值

打開booktest/views.py文件，在index視圖中編寫如下查詢代碼：

條件運算符

1) 查詢等

exact：表示判等。

例：查詢編號為1的圖書。

list=BookInfo.objects.filter(id__exact=1)
可簡寫為：
list=BookInfo.objects.filter(id=1)

2) 模糊查詢

contains：是否包含。

　　說明：如果要包含%無需轉義，直接寫即可。

例：查詢書名包含'傳'的圖書。

list = BookInfo.objects.filter(btitle__contains='傳')

startswith、endswith：以指定值開頭或結尾。

例：查詢書名以'部'結尾的圖書

list = BookInfo.objects.filter(btitle__endswith='部')
　　以上運算符都區分大小寫，在這些運算符前加上i表示不區分大小寫，如iexact、icontains、istartswith、iendswith.

3) 空查詢

isnull：是否為null。

例：查詢書名不為空的圖書。

list = BookInfo.objects.filter(btitle__isnull=False)

4) 範圍查詢

in：是否包含在範圍內。

例：查詢編號為1或3或5的圖書

list = BookInfo.objects.filter(id__in=[1, 3, 5])

5) 比較查詢

gt、gte、lt、lte：大於、大於等於、小於、小於等於。

例：查詢編號大於3的圖書

list = BookInfo.objects.filter(id__gt=3)

不等於的運算符，使用exclude()過濾器。

例：查詢編號不等於3的圖書

list = BookInfo.objects.exclude(id=3)

6) 日期查詢

year、month、day、week_day、hour、minute、second：對日期時間類型的屬性進行運算。

例：查詢1980年發表的圖書。

list = BookInfo.objects.filter(bpub_date__year=1980)

例：查詢1980年1月1日後發表的圖書。

list = BookInfo.objects.filter(bpub_date__gt=date(1990, 1, 1))

F對象

之前的查詢都是對象的屬性與常量值比較，兩個屬性怎麼比較呢？ 答：使用F對象，被定義在django.db.models中。

語法如下：

F(屬性名)

例：查詢閱讀量大於等於評論量的圖書。

from django.db.models import F

...

list = BookInfo.objects.filter(bread__gte=F('bcomment'))

可以在F對象上使用算數運算。

例：查詢閱讀量大於2倍評論量的圖書。

list = BookInfo.objects.filter(bread__gt=F('bcomment') * 2)

Q對象

多個過濾器逐個調用表示邏輯與關係，同sql語句中where部分的and關鍵字。

例：查詢閱讀量大於20，並且編號小於3的圖書。

list=BookInfo.objects.filter(bread__gt=20,id__lt=3)

或

list=BookInfo.objects.filter(bread__gt=20).filter(id__lt=3)

如果需要實現邏輯或or的查詢，需要使用Q()對象結合|運算符，Q對象被義在django.db.models中。

語法如下：

Q(屬性名__運算符=值)

例：查詢閱讀量大於20的圖書，改寫為Q對象如下。

from django.db.models import Q

...

list = BookInfo.objects.filter(Q(bread__gt=20))

Q對象可以使用&、|連接，&表示邏輯與，|表示邏輯或。

例：查詢閱讀量大於20，或編號小於3的圖書，只能使用Q對象實現

list = BookInfo.objects.filter(Q(bread__gt=20) | Q(pk__lt=3))

Q對象前可以使用~操作符，表示非not。

例：查詢編號不等於3的圖書。

list = BookInfo.objects.filter(~Q(pk=3))

聚合函數

使用aggregate()過濾器調用聚合函數。聚合函數包括：Avg，Count，Max，Min，Sum，被定義在django.db.models中。

例：查詢圖書的總閱讀量。

from django.db.models import Sum

...

list = BookInfo.objects.aggregate(Sum('bread'))

註意aggregate的返回值是一個字典類型，格式如下：

{'聚合類小寫__屬性名':值} 如:{'sum__bread':3}

使用count時一般不使用aggregate()過濾器。

例：查詢圖書總數。

list = BookInfo.objects.count()

註意count函數的返回值是一個數字。

分組查詢

假設現在有一張公司職員表：

我們使用原生SQL語句，按照部分分組求平均工資：

select dept,AVG(salary) from employee group by dept;

ORM查詢:

from django.db.models import Avg
Employee.objects.values("dept").annotate(avg=Avg("salary").values(dept, "avg")

連表查詢的分組：

SQL查詢：

select dept.name,AVG(salary) from employee inner join dept on (employee.dept_id=dept.id) group by dept_id;

ORM查詢：

from django.db.models import Avg
Dept.objects.annotate(avg=Avg("employee__salary")).values("name", "avg")

其他例子：

# 根據英雄的性別，求每個性別的英雄數量
    hero_num = HeroInfo.objects.values("hgender").annotate(hero_count=Count("id"))
統計每一本書的作者個數
book_list = models.Book.objects.all().annotate(author_num=Count("author"))
統計出每個出版社買的最便宜的書的價格
publisher_list = models.Publisher.objects.annotate(min_price=Min("book__price"))
統計不止一個作者的圖書
Book.objects.annotate(author_num=Count("author")).filter(author_num__gt=1)
根據一本圖書作者數量的多少對查詢集 QuerySet進行排序
Book.objects.annotate(author_num=Count("author")).order_by("author_num")
查詢各個作者出的書的總價格
Author.objects.annotate(sum_price=Sum("book__price")).values("name", "sum_price")

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4.查詢集

查詢集表示從資料庫中獲取的對象集合，在管理器上調用某些過濾器方法會返回查詢集，查詢集可以含有零個、一個或多個過濾器。過濾器基於所給的參數限制查詢的結果，從Sql的角度，查詢集和select語句等價，過濾器像where和limit子句。

返回查詢集的過濾器如下：

  • all()：返回所有數據。
  • filter()：返回滿足條件的數據。
  • exclude()：返回滿足條件之外的數據，相當於sql語句中where部分的not關鍵字。
  • order_by()：對結果進行排序。

返回單個值的過濾器如下：

  • get()：返回單個滿足條件的對象

    • 如果未找到會引發"模型類.DoesNotExist"異常。

    • 如果多條被返回，會引發"模型類.MultipleObjectsReturned"異常。

  • count()：返回當前查詢結果的總條數。

  • aggregate()：聚合，返回一個字典。

判斷某一個查詢集中是否有數據：

  • exists()：判斷查詢集中是否有數據，如果有則返回True，沒有則返回False。

兩大特性

  • 惰性執行：創建查詢集不會訪問資料庫，直到調用數據時，才會訪問資料庫，調用數據的情況包括迭代、序列化、與if合用。
  • 緩存：使用同一個查詢集，第一次使用時會發生資料庫的查詢，然後把結果緩存下來，再次使用這個查詢集時會使用緩存的數據。

查詢集的緩存

每個查詢集都包含一個緩存來最小化對資料庫的訪問。

在新建的查詢集中，緩存為空，首次對查詢集求值時，會發生資料庫查詢，django會將查詢的結果存在查詢集的緩存中，並返回請求的結果，接下來對查詢集求值將重用緩存中的結果。

情況一：如下是兩個查詢集，無法重用緩存，每次查詢都會與資料庫進行一次交互，增加了資料庫的負載。

from booktest.models import BookInfo

[book.id for book in BookInfo.objects.all()]

[book.id for book in BookInfo.objects.all()]

情況二：經過存儲後，可以重用查詢集，第二次使用緩存中的數據。

list=BookInfo.objects.all()
[book.id for book in list]
[book.id for book in list]

限制查詢集

可以對查詢集進行取下標或切片操作，等同於sql中的limit和offset子句。

　　註意：不支持負數索引。

對查詢集進行切片後返回一個新的查詢集，不會立即執行查詢。

如果獲取一個對象，直接使用[0]，等同於[0:1].get()，但是如果沒有數據，[0]引發IndexError異常，[0:1].get()如果沒有數據引發DoesNotExist異常。

 

 上去

5.模型類關係

關係欄位類型

關係型資料庫的關係包括三種類型：

  • ForeignKey：一對多，將欄位定義在多的一端中。

  • ManyToManyField：多對多，將欄位定義在任意一端中。

  • OneToOneField：一對一，將欄位定義在任意一端中。

  • 可以維護遞歸的關聯關係，使用'self'指定，詳見"自關聯"。

一對多關係

參見booktest應用中的BookInfo類和HeroInfo類。

#定義圖書模型類BookInfo
class BookInfo(models.Model):
    btitle = models.CharField(max_length=20)#圖書名稱
    bpub_date = models.DateField()#發佈日期
    bread = models.IntegerField(default=0)#閱讀量
    bcomment = models.IntegerField(default=0)#評論量
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#邏輯刪除

#定義英雄模型類HeroInfo
class HeroInfo(models.Model):
    hname = models.CharField(max_length=20)#英雄姓名
    hgender = models.BooleanField(default=True)#英雄性別
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#邏輯刪除
    hcomment = models.CharField(max_length=200)#英雄描述信息
    hbook = models.ForeignKey('BookInfo')#英雄與圖書表的關係為一對多，所以屬性定義在英雄模型類中 

多對多關係

我們下麵設計一個新聞類和新聞類型類，一個新聞類型下可以用很多條新聞，一條新聞也可能歸屬於多種新聞類型。

重新在項目下新建一個應用newstest,註冊應用之後，編輯newstest/models.py文件設計模型類。

class TypeInfo(models.Model):
  tname = models.CharField(max_length=20) #新聞類別

class NewsInfo(models.Model):
  ntitle = models.CharField(max_length=60) #新聞標題
  ncontent = models.TextField() #新聞內容
  npub_date = models.DateTimeField(auto_now_add=True) #新聞發佈時間
  ntype = models.ManyToManyField('TypeInfo') #通過ManyToManyField建立TypeInfo類和NewsInfo類之間多對多的關係

關聯查詢

Django中也能實現類似於join查詢。

通過對象執行關聯查詢

在定義模型類時，可以指定三種關聯關係，最常用的是一對多關係，如本例中的"圖書-英雄"就為一對多關係。

由一到多的訪問語法：

一對應的模型類對象.多對應的模型類名小寫_set
例：
b = Bo
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