【Django】模型

本文为 Django 学习笔记的讲解。

Django 对各种数据库都提供了很好的支持，并提供了统一的 API 接口，我们操作数据库的过程实际上就是通过操作模型实现的。因此，我们可以根据不同的业务需求选择不同的数据库。

运行环境

• Windows 10
• Pycharm Community Edition 2020.1.3
• Django 3.0.8

所有的代码见【Django】系列。

ORM

我们首先需要介绍 ORM 的相关知识。ORM 就是“对象-关系-映射”。其任务是根据对象的类型生成表结构，并将对象、列表的操作转换为 SQL 语句，也可以将 SQL 语句查询到的结果转换为对象、列表。其优点是极大的减轻了开发人员的工作量，无需因数据库的变更而修改代码。其示意图及功能如下：

定义模型

模型、属性、表、字段的关系

通过前面几篇文章的讲解，相信这 4 者的关系你肯定已经非常熟悉了：一个模型类在数据库中对应一张表，在模型中定义的属性对应（该模型）对照表中的一个字段。

定义属性

见 Django 定义属性总结。这里给出本文定义的模型：

创建模型类

见 跑通 Django。这里给出本文定义的模型：

class Grades(models.Model):
    gname = models.CharField(max_length=20)
    gdate = models.DateTimeField()
    ggirlnum = models.IntegerField()
    gboynum = models.IntegerField()
    isDelete = models.BooleanField(default=False)
    def __str__(self):
        return self.gname
    # class Meta:
    #     db_table = "grades"

class Students(models.Model):
    sname = models.CharField(max_length=20)
    sgender = models.BooleanField(default=True)
    sage = models.IntegerField(db_column="age")
    scontend = models.CharField(max_length=20)
    isDelete = models.BooleanField(default=False)
    # 关联外键
    sgrade = models.ForeignKey("Grades", on_delete=models.CASCADE)
    def __str__(self):
        return self.sname
    lastTime = models.DateTimeField(auto_now=True, null=True) 	# 说明见定义属性
    createTime = models.DateTimeField(auto_now_add=True, null=True)# 说明见定义属性
    # class Meta:
    #     # 定义数据表的表名
    #     db_table = "students"
    #     # 对象按id字段排序，['id']升序，['-id']降序
    #     ordering = ['id']

元选项

我们可以在模型中定义 Meta 类，用于设置元信息。Meta 类中有两个成员，分别为 db_table 和 ordering。

db_table 用来定义数据表的表名，推荐使用小写字母，数据表名默认为“项目名小写_类名小写”。

ordering 为对象的默认排序字段，在获取对象的列表时使用。注意排序会增加数据库的开销。

class Meta:
    db_table = "grades"
    
class Meta:
    # 定义数据表的表名
    db_table = "students"
    # 对象按id字段排序，['id']升序，['-id']降序
    ordering = ['id']

随后生成迁移文件并执行迁移，启动数据库查询建表语句，以上操作见跑通 Django。成功修改表名：

模型成员

类属性（取数据）

objects

通过学习之前的文章，相信大家已经对 objects 很熟悉了，objects 是 Manager 类型的一个对象，用来与数据库进行交互。我们之前的跑通 Django 中已经使用过一些相关的技巧了。当定义模型类没有指定管理器时，Django 就会为模型创建一个名为 objects 的管理器。

自定义管理器

我们也可以自定义管理器来扩展管理器的功能。当为模型指定模型管理器时，Django 就不再为模型类生成 objects 模型管理器。

我们首先在数据库中插入一些数据，打开数据库的操作见跑通 Django 。

INSERT INTO grades (gname,gdate,ggirlnum,gboynum,isDelete)
VALUES("python01","2020-2-4",10,50,0),("python02","2020-3-6",4,34,0),
("python03","2020-4-16",12,60,0),("python04","2020-5-4",3,75,0);

INSERT INTO students (sname,sgender,scontend,isDelete,sgrade_id,age,lastTime,createTime)
VALUES("Mike",1,"I'm cgx",0,4,20,"2020-7-10","2020-7-16"),
("cgx",1,"I'm Mike",0,3,20,"2020-7-10","2020-7-16"),
("wyz",1,"我是吴彦祖",0,2,40,"2020-7-10","2020-7-16"),
("Carter",1,"I like Shannon",0,1,20,"2020-7-10","2020-7-16"),
("Shannon",0,"I don't like Carter",0,2,20,"2020-7-10","2020-7-16");

此时数据库中 grades 和 students 表中的数据为：

这里简单验证一下定义属性中的 auto_now=True，输入命令 python manage.py shell，在 shell 中对 Students 的一个对象进行修改：

>>> from myApp.models import Students
>>> stu = Students.objects.get(pk=1)
>>> stu
<Students: Mike>
>>> stu.sage = 22 # 修改年龄
>>> stu.save()

此时数据库中 students 表中第一个学生的年龄和修改时间发生了改变：

在添加完数据后，来自定义管理器。在模型中添加：

class Students(models.Model):
    # 自定义模型管理器
    # 当自定义模型管理器，objects就不存在了
    stuObj = models.Manager()

此时重启 shell，用 objects 查看类成员，发现 objects 已经不存在。只能用 stuObj 进行查看：

自定义管理器 Manager 类

我们前面自定义管理器 stuObj 只是给 objects 换了个名字，功能并没有变化。要想让功能有所扩展，需要自定义管理器 Manager 类。自定义管理器 Manager 类可向管理器类中添加额外的方法，还可以通过重写 get_queryset() 方法来修改管理器返回的原始查询集。这个知识很重要，以后数据库和网页表单对接就要靠这个。

class StudentsManager(models.Manager):
    def get_queryset(self):
        return super(StudentsManager, self).get_queryset().filter(isDelete=False)

class Students(models.Model):
    # 自定义模型管理器
    # 当自定义模型管理器，objects就不存在了
    stuObj = models.Manager()
    stuObj2 = StudentsManager()

在 shell 中将 Shannon.isDelete 置为 True，然后分别利用 stuObj 和 stuObj2 对 Students 类中的所有成员进行显示：

我们再将筛选过的学生信息显示到浏览器页面中，可见 Shannon 已经被删除。如果这一步还没有掌握，参考 Django 模板基本操作：

创建对象（存数据）

在跑通 Django 中，我们对数据库进行添加数据时，在 shell 中创建了对象，但 django 不会对数据库进行读写，只有调用 save() 时才会与数据库交互。python 中 __init__ 方法已经在父类 models.Model 中使用，在自定义的模型类中无法使用。因此我们 __init__ 只能创建一个空对象，还需对其进行赋值。我们有两种方法创建对象。

一种是在模型类中添加类方法。这种方法类似 C++ 中的构造函数。

class Students(models.Model):
    # 定义一个类方法创建对象
    @classmethod # 表明方法为类方法
    def creatStudent(cls, name, age, gender, contend, grade, lastT, createT, isD=False):# cls表示Students，若无@classmethod则直接使用Students
        stu = cls(sname = name, sage = age, sgender = gender,
                    scontend = contend, sgrade = grade, lastTime = lastT,
                    createTime = createT, isDelete = isD)
        return stu

我们添加一个学生对方法进行验证。在浏览器中输入 127.0.0.1:8000/addstudent/ 添加一个学生。首先配置 url（见模板基本操作），再定义视图。

def addstudent(request):
    grade = Grades.objects.get(pk=1)
    stu = Students.creatStudent("lcw", 44, True, "I'm lcw", grade, "2020-7-19", "2020-7-2")
    stu.save()
    return HttpResponse("add success!")

在浏览器中添加学生：

添加成功：

另一种是在自定义管理器中添加方法。对应前面“向管理器类中添加额外的方法”。我们期望通过代码 stu = Students.stuObj2.createStudent()。首先在 models.py 中的自定义管理器中添加方法：

class StudentsManager(models.Manager):
    def creatStudent(self, name, age, gender, contend, grade, lastT,
                     createT, isD=False):
        # stu = Students() # 若限定为Students则只能用来初始化学生，使用self具有通用性
        stu = self.model()
        print(type(stu))# 查看stu的类型

得到打印结果，stu 为 Students 类型，说明 self.model() 使用正确：

此时我们完善上面的代码，给对象的属性赋值。可以看作为创建空对象然后对属性赋值，与 shell 中创建对象类似：

class StudentsManager(models.Manager):
    def get_queryset(self):
        return super(StudentsManager, self).get_queryset().filter(isDelete=False)
    def creatStudent(self, name, age, gender, contend, grade, lastT,
                     createT, isD=False):
        # stu = Students()
        stu = self.model()
        # print(type(stu))
        stu.sname = name
        stu.sage = age
        stu.sgender = gender
        stu.scontend = contend
        stu.sgrade = grade
        stu.lastTime = lastT
        stu.createTime = createT
        return stu

在视图中进行 save 操作后，查看结果：

模型查询

概述

数据库的查询是一个十分常用且重要的操作。因为我们需要把数据库中的数据显示在视图中，查询操作就必不可少。前面在模型管理器中我们已经接触过查询集的概念了，查询集表示从数据库获取的对象集合。但我们可以用多个过滤器函数，基于所给的参数过滤查询集。从 sql 角度来说，查询集和 select 语句等价，过滤器就像 where 条件。

查询集

在自定义管理器中我们说过，可以在管理器上调用查过滤器方法返回查询集，因为返回的为查询集，因此我们可以使用链式调用。查询集是惰性执行的，创建查询集不会进行数据访问，直到用这条数据的时候才会访问数据库，这样可以提高数据库查询操作的性能。我们也可以通过迭代、序列化、与 if 合用的方法直接访问数据。

返回查询集的方法称为过滤器

• all()：返回查询集所有数据

• filter()：返回符合条件的数据。filter(键=值,键=值) 或 filter(键=值).filter(键=值)

• exclude()：过滤掉符合条件的数据，与 filter() 相反。

• oreder_by()：排序

• values()：一条数据是一个对象（字典形式），返回一个列表：

  在 shell 中使用 values() 查询：

  

  而 all() 返回的列表中是对象：

返回单个数据

• get()：返回一个满足条件的对象。如果没找到会引发"模型类.DoesNotExist"异常，如果找到多个对象，会引发"模型类.MultipleObjectsReturned"异常。

  def students2(request):
      # 报异常
      studentsList = Students.stuObj2.get(sgender=True)
      return HttpResponse("error!")
  

这种情况下使用 get() 可用 try 进行异常处理，多个对象使用过滤器返回查询集。

• count()：返回当前查询集中对象的个数

• first() 和 last()：返回查询集中第一个和最后一个数据

• exists()：判断查询集中是否有数据，如果有返回 True。

限制查询集

因为查询集返回的是一个列表，因此我们可以使用下标的方法进行限制，相当于 sql 中的 limit 语句。我们可以对前 3 条数据进行查询：

def students3(request):
    studentsList = Students.stuObj2.all()[0:3] # 下标不能是负数
    return render(request, 'myApp/students.html', {"students": studentsList})

得到结果：

我们想要输入 127.0.0.1:8000/stu/x 显示第 x 页的信息，分页显示学生。

def stupage(request, page):
    # 0-3   3-6
    #  1     2
    # page*3
    page = int(page)
    studentsList = Students.stuObj2.all()[(page - 1) * 3: page * 3]
    return render(request, 'myApp/students.html', {"students": studentsList})

显示分页结果：

查询集的缓存

每个查询集都包含一个缓存，其作用与计算机组成原理的 cache 原理相同。

字段查询

概述

实现了 sql 中 where 语句，是方法 filter(), exclude(), get() 的参数。使用 属性名称__比较运算符 进行查询，外键查询时使用 属性名_id。还可以查询转义。like 语句中使用 % 是为了匹配占位，匹配数据中的 %(where like '\%')，语法：filter(sname_contains='%')。

比较运算符

• exact：判断，大小写敏感。filter(isDelete=False)

• contains：是否包含。我们举例对名字中包含 x 的学生进行查询。

  def studentssearch(request):
      studentsList = Students.stuObj2.filter(sname__contains="x")
      return render(request, 'myApp/students.html', {"students": studentsList})
  

  查询结果：

  

• startswith 和 endswith：以 value 开头或结尾。filter(sname__startswith="c")

• isnull 和 isnotnull：判断为空

• in：是否包含在范围内。filter(pk__in=[1, 3])

• gt, gte, lt, lte：大于，大于等于，小于，小于等于。filter(sage__gt=30)

• year, month, day, week_day, hour, minute, second：时间。filter(lastTime__year=2020)

• 跨关联查询：处理 join 查询，使用 模型类名__属性名__比较运算符。例如查询描述中带有’cgx’的数据是属于哪个班级的：filter(students__scontend__contains='cgx')。

• 查询快捷：pk 代表主键。

聚合函数

可以使用 aggregate() 函数返回聚合函数的值。聚合函数包括 Avg, Count, Max, Min, Sum，函数的意思从名字易知。例如用 aggregate(Max('sage')) 可以取出学生的年龄最大值，使用哪个聚合函数就引入哪个：from django.db.models import Max。

F 对象

F 对象十分简单，是过滤器的参数，可以使用模型的 A 属性和 B 属性进行比较。例如我们可以找出女生人数大于男生的班级，使用 filter(ggirlnum__gt=F('gboynum'))，其中引入 from django.db.models import F。并且还支持 F 对象的算数运算，例如找出女生人数大于男生人数+20 的班级：filter(ggirlnum__gt=F('gboynum')+20)

Q 对象

Q 对象也是过滤器参数。在前面介绍的过滤器参数中，参数之间为’&'的关系，我们可以用 Q 对象实现功能更丰富的逻辑关系。例如 or：filter(Q(pk__lte=4)|Q(sage__gt=50)) 找出主键 ≤4 或年龄大于 50 的学生。再例如 ~：filter(~Q(pk__lte=4)) 找出主键 ＞4 的学生。

至此，模型的所有内容就讲解完了，其中最重要且最常用的就是查询操作。反复练习，熟能生巧！