5.django-模型ORM

Django中内嵌了ORM框架,不需要直接编写SQL语句进行数据库的操作，通过定义模型类来完成对数据库中表的操作

O:Object,也就是类对象的意思

R:Relation,关系数据库中表的意思

M:Mapping:映射

模型类：映射的是sql语句中的table表

类对象：映射表中的某一行数据

类成员：映射表的字段

ORM的优点：

定义模型类，更加容易维护
不必编写复杂的SQL语句，开发效率高
兼容多种数据库，可以自由切换数据库

ORM的缺点：

ORM不是轻量级工具，需要花费较大的精力学习
性能相对原生的SQL差一些

ORM的使用主要以下四步

1. 配置数据库的连接
2. 在model.py中定义模型类
3. 生成数据库迁移文件并执行迁移文件
4. 通过模型类对象提供的方法操作数据库

1.配置数据库连接

1.1 配置单个mysql数据库

django中默认配置的数据库是sqlite，如果想切换为mysql，操作如下

安装pymysql模块
```
pip install pymysql
```

在工程项目的__init__.py文件中添加如下语句

from pymysql import install_as_MySQLdb
install_as_MySQLdb() # 让pymysql以MySQLDB的运行模式和Django的ORM对接运行

修改setting.py中的配置如下

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql', # 指定mysql引擎
        'HOST': '127.0.0.1',  # 数据库主机
        'PORT': 3306,  # 数据库端口
        'USER': 'root',  # 数据库用户名
        'PASSWORD': '123',  # 数据库用户密码
        'NAME': 'student'  # 数据库名字
    }
}

在mysql中创建对应的数据库
ORM 无法主动创建数据库，我们需要在连接的数据库中先创建数据库
```
create database student default charset=utf8mb4; # mysql8.0之前的版本
```

如果想打印orm转换过程中的sql，需要在settings.py中进行如下配置

LOGGING = {
    'version': 1,
    'disable_existing_loggers': False,
    'handlers': {
        'console':{
            'level':'DEBUG',
            'class':'logging.StreamHandler',
        },
    },
    'loggers': {
        'django.db.backends': {
            'handlers': ['console'],
            'propagate': True,
            'level':'DEBUG',
        },
    }
}

1.2 配置多个mysql数据库

jango支持连接多个mysql数据库

主要在配置文件中添加如下(在上面的基础上)

DATABASES = {
    "default": {
        'ENGINE': 'dj_db_conn_pool.backends.mysql',
        'NAME': 'day05db',  # 数据库名字
        'USER': 'root',
        'PASSWORD': 'root123',
        'HOST': '127.0.0.1',  # ip
        'PORT': 3306,
        'POOL_OPTIONS': {
            'POOL_SIZE': 10,  # 最小
            'MAX_OVERFLOW': 10,  # 在最小的基础上，还可以增加10个，即：最大20个。
            'RECYCLE': 24 * 60 * 60,  # 连接可以被重复用多久，超过会重新创建，-1表示永久。
            'TIMEOUT': 30,  # 池中没有连接最多等待的时间。
        }
    },
    "bak": {
        'ENGINE': 'dj_db_conn_pool.backends.mysql',
        'NAME': 'day05bak',  # 数据库名字
        'USER': 'root',
        'PASSWORD': 'root123',
        'HOST': '127.0.0.1',  # ip
        'PORT': 3306,
        'POOL_OPTIONS': {
            'POOL_SIZE': 10,  # 最小
            'MAX_OVERFLOW': 10,  # 在最小的基础上，还可以增加10个，即：最大20个。
            'RECYCLE': 24 * 60 * 60,  # 连接可以被重复用多久，超过会重新创建，-1表示永久。
            'TIMEOUT': 30,  # 池中没有连接最多等待的时间。
        }
    },
}

2.定义模型类

模型类的定义

模型类一般定义在子项目的models.py

模型类必须直接或者间接的继承django.db.midels.Model类

2.1 单张表的模型类创建

2.1.1 表名设置

模型类如果未指明表名db_table，Django默认以 小写app应用名_小写模型类名 为数据库表名。

可通过db_table 指明数据库表名。

2.1.2 关于主键

django会为表创建自动增长的主键列，每个模型只能有一个主键列。

如果使用选项设置某个字段的约束属性为主键列(primary_key)后，django不会再创建自动增长的主键列。

一般情况下我们不需要主动创建，默认创建的主键属性明为id，或者pk

class Student(models.Model):
    # django会自动在创建数据表的时候生成id主键/还设置了一个调用别名 pk
    id = models.AutoField(primary_key=True, null=False, verbose_name="主键") # 设置主键

2.1.3 属性命名规范

不能是python的保留关键字
不允许使用两个连续的下划线，这是由django的查询方式决定的，__是关键字
定义属性时需要指定字段类型，通过字段类型的参数自定选项，如下：

属性名 = models.字段类型(约束选项, verbose_name="注释")

2.1.4 字段类型

类型	说明
AutoField	自动增长的IntegerField，通常不用指定，不指定时Django会自动创建属性名为id的自动增长属性
BooleanField	布尔字段，值为True或False
NullBooleanField	支持Null、True、False三种值
CharField	字符串，参数max_length表示最大字符个数，对应mysql中的varchar
TextField	大文本字段，一般大段文本（超过4000个字符）才使用。
IntegerField	整数
DecimalField	十进制浮点数，参数max_digits表示总位数，参数decimal_places表示小数位数,常用于表示分数和价格 Decimal(max_digits=7, decimal_places=2) ==> 99999.99~ 0.00
FloatField	浮点数
DateField	日期参数auto_now表示每次保存对象时，自动设置该字段为当前时间。参数auto_now_add表示当对象第一次被创建时自动设置当前。参数auto_now_add和auto_now是相互排斥的，一起使用会发生错误。
TimeField	时间，参数同DateField
DateTimeField	日期时间，参数同DateField
FileField	上传文件字段,django在文件字段中内置了文件上传保存类, django可以通过模型的字段存储自动保存上传文件, 但是, 在数据库中本质上保存的仅仅是文件在项目中的存储路径!!
ImageField	继承于FileField，对上传的内容进行校验，确保是有效的图片

2.1.5 约束选项

null	如果为True，表示允许为空，默认值是False。相当于python的None
blank	如果为True，则该字段允许为空白，默认值是False。相当于python的空字符串，“”
db_column	字段的名称，如果未指定，则使用属性的名称。
db_index	若值为True, 则在表中会为此字段创建索引，默认值是False。相当于SQL语句中的key
default	默认值，当不填写数据时，使用该选项的值作为数据的默认值。
primary_key	如果为True，则该字段会成为模型的主键，默认值是False，一般不用设置，系统默认设置。
unique	如果为True，则该字段在表中必须有唯一值，默认值是False。相当于SQL语句中的unique
max_length	字段的最大长度
verbose_name	字段别名，以后展示在前端可以使用

2.2 关联表的模型类创建

关联模型类的关系有以下三种

一对一
一对多
多对多

2.2.1 一对一

两张表是一对一的关系，也就是一张表的一条数据只能对应另外一张表的一条数据

OneToOneField()

如：学生和学生详细信息

class Student(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32, verbose_name='学生姓名')


class StudentDetail(models.Model):
    telephone = models.CharField(max_length=16, verbose_name='学生电话')
    address = models.CharField(max_length=16, verbose_name="学生住址")
    # 一对一
    student = models.OneToOneField(to=Student, verbose_name='学生ID', on_delete=models.CASCADE)

2.2.2 一对多

两张表是一对多的关系，也就是一张表的一条数据对应另外一张表的多条数据

ForeignKey

如：学生表和班级表，一个班级可以有很多学生

class Cls(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=32, verbose_name='班级名称')


class Student(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32, verbose_name='学生姓名')
    # 一对多
    cls = models.ForeignKey(to=Cls, verbose_name='班级名称', on_delete=models.CASCADE)

注意：在一对多中，必须指定on_delete删除模式，就比如删除了班级表中的数据，学生表中相关的数据该做何处理，常见的处理如下

CASCADE, # 级联删除,即关联的表删除某一项数据,此表关联的数据都会被删除
DO_NOTHING, # 删除关联数据,什么也不做
SET_NULL, # 删除关联数据,与之关联的值设置为null（前提FK字段需要设置为可空）
SET_DEFAULT # 设置为默认值，仅在该字段设置了默认值时可用
SET(值), # 删除关联数据, 与之关联的值设置为指定值

2.2.3 多对多

多对多就是一张表的一行数据可以对应另一张表的多行数据，反之亦然

ManyToManyField
或者自定义第三个类

如学生表和选修课程表，这需要通过第三张表的引入，来关联二者的关系

方式一（推荐）

class Course(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=32, verbose_name='课程名称')


class Student(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32, verbose_name='学生姓名')# 多对多
    course = models.ManyToManyField(to=Course, verbose_name='课程')

方式二

class Course(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=32, verbose_name='课程名称')


class Student(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32, verbose_name='学生姓名')class Student_Course(models.Model):
    student = models.ForeignKey(to=Student, on_delete=models.CASCADE)
    course = models.ForeignKey(to=Course, on_delete=models.CASCADE)

3.数据迁移

3.1 在django中数据迁移分为两步

生成迁移文件
```
python manage.py makemigrations
```
同步到数据库
```
python manage.py migrate
```

3.2 数据库表反向生成模型类

众所周知，Django较为适合原生开发，即通过该框架搭建一个全新的项目，通过在修改models.py来创建新的数据库表。但是往往有时候，我们需要利用到之前的已经设计好的数据库，数据库中提供了设计好的多种表单。那么这时如果我们再通过models.py再来设计就会浪费很多的时间。所幸Django为我们提供了inspecdb的方法。他的作用即使根据已经存在对的mysql数据库表来反向映射结构到models.py中.

python manage.py inspectdb > models文件名

4.操作数据库

4.1 单张表的数据库基本操作

4.1.1 添加记录

save()方法
通过创建模型类对象，执行对象的save()方法保存到数据库中
```
role = Role(title='销售顾问')
role.save()
```
create()方法
过模型类.objects.create()保存，返回生成的模型类对象
```
obj = Role.objects.create(title='总经理')
```

4.1.2 修改记录

使用save更新数据【不建议】
会将对象的所有值都更新一遍

student = Student.objects.filter(name='刘德华').first()
student.age = 19
student.classmate = "303"
student.save()

update更新（推荐）

# update是全局更新，只要符合更新的条件，则全部更新，因此强烈建议加上条件！！！
student = Student.objects.filter(name="赵华",age=22).update(name="刘芙蓉",sex=True)

4.1.3 删除记录

模型类对象.delete

student = Student.objects.get(id=13)
student.delete()

模型类.objects.filter().delete()
```
Student.objects.filter(id=14).delete() 
```

4.1.4 基础查询

ORM中针对查询结果的限制,提供了一个查询集[QuerySet].这个QuerySet,是ORM中针对查询结果进行保存数据的一个类型,我们可以通过了解这个QuerySet进行使用,达到查询优化,或者限制查询结果数量的作用。

all()
查询所有对象,返回一个queryset对象，所有对象的集合
```
queryset = Role.objects.all()
# , ]>
```
filter()
筛选条件相匹配的对象，返回queryset对象。
```
queryset = Role.objects.filter(title='总经理')
# ]>
```

get()
返回与所给筛选条件相匹配的对象，返回结果有且只有一个，如果符合筛选条件的对象超过一个或者没有都会抛出错误。

try:
    student = Student.objects.get(name="kunmzhao")
    print(student)
    print(student.description)
except Student.MultipleObjectsReturned:
    print("查询得到多个结果！")
except Student.DoesNotExist:
    print("查询结果不存在！")

first()/last()
分别为查询集的第一条记录和最后一条记录,返回一个对象
```
stu01 = Student.objects.first()
stu02 = Student.objects.last()
```

exclude()
筛选条件不匹配的对象，返回queryset对象。

# 查询张三以外的所有的学生
students = Student.objects.exclude(name="张三")

order_by()
对查询结果排序，返回一个queryset对象

# order_by("字段")  # 按指定字段正序显示，相当于 asc  从小到大
# order_by("-字段") # 按字段倒序排列，相当于 desc 从大到小
# order_by("第一排序","第二排序",...)

# 查询所有的男学生按年龄从高到低展示
# students = Student.objects.all().order_by("-age","-id")
students = Student.objects.filter(sex=1).order_by("-age", "-id")

count()
查询集中对象的个数

# 查询所有男生的个数
count = Student.objects.filter(sex=1).count()
print(count)

exists()
判断查询集中是否有数据，如果有则返回True，没有则返回False
```
# 查询Student表中是否存在学生
Student.objects.exists()
```

values()/values_list()

value()把结果集中的模型对象转换成字典,并可以设置转换的字段列表，达到减少内存损耗，提高性能
values_list(): 把结果集中的模型对象转换成列表，并可以设置转换的字段列表（元祖），达到减少内存损耗，提高性能

# values 把查询结果中模型对象转换成字典
student_list = student_list.order_by("-age")
ret1 = student_list.values() # 默认把所有字段全部转换并返回
ret2 = student_list.values("id","name","age") # 可以通过参数设置要转换的字段并返回
ret3 = student_list.values_list() # 默认把所有字段全部转换并返回
ret4 = student_list.values_list("id","name","age") # 可以通过参数设置要转换的字段并返回

distinct()
从返回结果中剔除重复纪录。返回queryset。

# 查询所有学生出现过的年龄
print(Student.objects.values("age").distinct())

4.1.5 模糊查询

基于双下划线查询

contains
例：查询姓名包含'华'的学生。
```
tudent.objects.filter(name__contains='华')
```
startswith、endswith
查询姓名以'文'结尾的学生
```
Student.objects.filter(name__endswith='文')
```

isnull
查询个性签名不为空的学生

student_list = Student.objects.filter(description__isnull=True)

in
查询编号为1或3或5的学生

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

gt 大于 (greater then)
gte 大于等于 (greater then equal)
lt 小于 (less then)
lte 小于等于 (less then equal)

Student.objects.filter(id__gt=3)

日期查询
year、month、day、week_day、hour、minute、second：对日期时间类型的属性进行运算。
查询2010年被添加到数据中的学生。
```
Student.objects.filter(born_date__year=1980)
```
例：查询2016年6月20日后,2017年6月21号之前添加的学生信息
```
from django.utils import timezone as datetime
Student.objects.filter(created_time__gte=datetime.datetime(2016,6,20),created_time__lt=datetime.datetime(2017,6,21)).all()
```

4.1.6 进阶查询

4.1.6.1 F查询

之前的查询都是对象的属性与常量值比较，两个属性怎么比较呢？答：使用F对象，被定义在django.db.models中。

语法如下：

"""F对象：2个字段的值比较"""
# 获取从添加数据以后被改动过数据的学生
from django.db.models import F
# SQL: select * from db_student where created_time=updated_time;
student_list = Student.objects.exclude(created_time=F("updated_time"))
print(student_list)

6.1.6.2 Q 查询

多个过滤器逐个调用表示逻辑与关系，同sql语句中where部分的and关键字。

例：查询年龄大于20，并且编号小于30的学生

Student.objects.filter(age__gt=20,id__lt=30)
或
Student.filter(age__gt=20).filter(id__lt=30)

如果需要实现逻辑或or的查询，需要使用Q()对象结合|运算符，Q对象被义在django.db.models中。

语法如下：

Q(属性名__运算符=值)
Q(属性名__运算符=值) | Q(属性名__运算符=值)

例：查询年龄小于19或者大于20的学生，使用Q对象如下。

from django.db.models import Q
student_list = Student.objects.filter( Q(age__lt=19) | Q(age__gt=20) ).all()

6.1.6.3 聚合查询

使用aggregate()过滤器调用聚合函数。聚合函数包括：**Avg** 平均，**Count** 数量，**Max** 最大，**Min** 最小，**Sum** 求和，被定义在django.db.models中。

例：查询学生的平均年龄。

from django.db.models import Sum,Count,Avg,Max,Min

Student.objects.aggregate(Avg('age'))

注意：aggregate的返回值是一个字典类型，格式如下

  {'属性名__聚合类小写':值}

使用count时一般不使用aggregate()过滤器。

例：查询学生总数。

Student.objects.count() # count函数的返回值是一个数字。

6.1.6.4 分组查询

QuerySet对象.annotate()
# annotate() 进行分组统计，按前面select 的字段进行 group by
# annotate() 返回值依然是 queryset对象，增加了分组统计后的键值对
模型对象.objects.values("id").annotate(course=Count('course__sid')).values('id','course')
# 查询指定模型， 按id分组 , 将course下的sid字段计数，返回结果是 name字段 和 course计数结果 

# SQL原生语句中分组之后可以使用having过滤，在django中并没有提供having对应的方法，但是可以使用filter对分组结果进行过滤
# 所以filter在annotate之前，表示where，在annotate之后代表having
# 同理，values在annotate之前，代表分组的字段，在annotate之后代表数据查询结果返回的字段

6.1.6.5 原生查询

执行原生SQL语句,也可以直接跳过模型,才通用原生pymysql.

 ret = Student.objects.raw("SELECT id,name,age FROM db_student")  # student 可以是任意一个模型
 # 这样执行获取的结果无法通过QuerySet进行操作读取,只能循环提取
 print(ret,type(ret))
 for item in ret:
    print(item,type(item))

4.2 关联查询

基于双下划线查询（join查询)

    ret = Student.objects.filter(name="张三").values("age")

    # (1) 查询年龄大于22的学生的姓名以及所在名称班级

    # 方式1 ： Student作为基表
    ret = Student.objects.filter(age__gt=22).values("name","clas__name")
    # 方式2 ：Clas表作为基表
    ret = Clas.objects.filter(student_list__age__gt=22).values("student_list__name","name")

    # (2) 查询计算机科学与技术2班有哪些学生
    ret = Clas.objects.filter(name="计算机科学与技术2班").values("student_list__name")

    # (3) 查询张三所报课程的名称
    ret = Student.objects.filter(name="张三").values("courses__title")
    print(ret) # 

    # (4) 查询选修了近代史这门课程学生的姓名和年龄
    ret = Course.objects.filter(title="近代史").values("students__name","students__age")

    # (5) 查询李四的手机号
    ret = Student.objects.filter(name='李四').values("stu_detail__tel")


    # (6) 查询手机号是110的学生的姓名和所在班级名称
    # 方式1
    ret = StudentDetail.objects.filter(tel="110").values("stu__name","stu__clas__name")
    print(ret) # 
    # 方式2：
    ret = Student.objects.filter(stu_detail__tel="110").values("name","clas__name")
    print(ret) #

4.3 关联添加

一对多与一对一

 stu = Student.objects.create(name="王五", clas_id=9, stu_detail_id=6)

多对多

# 添加多对多方式1
    c1 = Course.objects.get(title="思修")
    c2 = Course.objects.get(title="逻辑学")
    stu.courses.add(c1,c2)

    # 添加多对多方式2
    stu = Student.objects.get(name="张三")
    stu.courses.add(5,7)

    # 添加多对多方式3
    stu = Student.objects.get(name="李四")
    stu.courses.add(*[6,7])

4.4 关联删除

    # 删除多对多记录
     stu = Student.objects.get(name="李四")
     stu.courses.remove(7)

    # 清空多对多记录：clear方法
    stu = Student.objects.get(name="rain")
    stu.courses.clear()

    #重置多对多记录：set方法
    stu = Student.objects.get(name="李四")
    stu.courses.set([5,8])

5.Queryset特性

可切片
使用Python 的切片语法来限制查询集记录的数目。它等同于SQL 的LIMIT 和OFFSET 子句。
```
>>> Article.objects.all()[:5]   # (LIMIT 5)
>>> Article.objects.all()[5:10]    # (OFFSET 5 LIMIT 5)
```

可迭代

articleList=models.Article.objects.all()

for article in articleList:
    print(article.title)

惰性查询
创建查询集不会带来任何数据库的访问。你可以将过滤器保持一整天，直到查询集 需要求值时，Django 才会真正运行这个查询

queryResult=models.Article.objects.all() # not hits database
print(queryResult) # hits database
for article in queryResult:
    print(article.title)    # hits database

缓存机制
在一个新创建的查询集中，缓存为空,在首次遍历queryset的时候就会生成缓存，下次就不会再次查询数据库，减少反问数据库次数
```
queryset = Book.objects.all()
ret = [i for i in queryset] # hit database
print(queryset) # 使用缓存
print(queryset) # 使用缓存
```

iterator()方法
当queryset非常巨大时，cache会成为问题。可以使用iterator()方法来获取数据，处理完数据就将其丢弃。

objs = Book.objects.all().iterator()
# iterator()可以一次只从数据库获取少量数据，这样可以节省内存
for obj in objs:
    print(obj.title)
#BUT,再次遍历没有打印,因为迭代器已经在上一次遍历(next)到最后一次了,没得遍历了
for obj in objs:
    print(obj.title)

6. 模型类中的Manager

我们在操作模型类的时候会时刻看见objects.那么它就是什么呢？

1 2	`>>> Article.objects.all()` `>>> Article.objects.all()`

我们定义的模型类，都会继承Model,

from django.db import models
 
 
# Create your models here.
class Student(models.Model):
    name = models.CharField(verbose_name="姓名", max_length=32)

objects本质上一个类的实例化，我们呢可以调用其内部的方法，下面我们从源码上观察

我们先看一下Model模型类，其内部并没有objects对象
我们再看其父类ModelBase,所以我们定义的模型类都有一个objects的对象，指向Manager类
接下来我们看一下Manager类，objects最终指向的是一个QuerySet对象，这样我们就可以调用里面所有的方法
最后我们再看一下QuerySet类，这里面就定义了我们对数据库模型类的操作函数

相关阅读:
8.1_[Java 方法]-类的带参方法
 Docker 基本管理
 Web3中文｜以太坊创始人V神：关注技术，而不是价格
 手牵手带你实现mini-vue
STM32 LED编程 GPIO的初始化（标准库）
③【List】Redis常用数据类型： List [使用手册]
【Java】ArrayList集合使用
 节点操作.
学生信息管理-数据库版
 基于DeepLabV3实践路面、桥梁、基建裂缝裂痕分割
原文地址：https://www.cnblogs.com/victor1234/p/16896249.html