Django ORM：数据库操作的Python化艺术

Django的对象关系映射器（ORM）是其核心功能之一，允许开发者使用Python代码来定义、操作和查询数据库。这篇文章将带你深入了解Django ORM的强大之处，从基本概念到高级查询技巧，提供丰富的示例帮助你掌握使用Django ORM进行有效和高效的数据库操作。

1. Django ORM基础

Django ORM的目的是提供一种简单的方法用来：

• 将复杂的SQL查询转换为Python代码
• 保护项目免受SQL注入攻击
• 提供数据库后端的独立性

定义模型

在Django中，每个数据库表由一个Python类表示，这个类继承自django.db.models.Model。

from django.db import models

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    age = models.IntegerField()

    def __str__(self):
        return self.name

进行数据库迁移

定义模型后，使用makemigrations和migrate命令创建或更新数据库结构。

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

2. 创建记录

使用模型的构造函数创建新记录。

new_author = Author(name='J.K. Rowling', age=54)
new_author.save()

使用create方法

可以使用模型管理器的create方法更快捷地创建记录。

Author.objects.create(name='George R.R. Martin', age=71)

3. 读取记录

Django ORM提供了丰富的API来查询数据库。

获取所有记录

authors = Author.objects.all()

获取单个记录

author = Author.objects.get(name='J.K. Rowling')

过滤记录

young_authors = Author.objects.filter(age__lt=50)

排除特定记录

old_authors = Author.objects.exclude(age__lt=50)

4. 更新记录

更新记录就像修改任何其他Python对象。

author = Author.objects.get(name='J.K. Rowling')
author.age = 55
author.save()

批量更新

Author.objects.filter(age__lt=50).update(age=50)

5. 删除记录

删除记录也很直接。

author = Author.objects.get(name='J.K. Rowling')
author.delete()

批量删除

Author.objects.filter(age__gt=70).delete()

6. 高级查询操作

Django ORM的真正威力在于它的查询能力。

关联查询

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

books = Book.objects.filter(author__name='J.K. Rowling')

聚合查询

from django.db.models import Avg
average_age = Author.objects.all().aggregate(Avg('age'))

使用Q对象进行复杂查询

from django.db.models import Q
authors = Author.objects.filter(Q(age__gt=50) | Q(name__startswith='J'))

7. 数据库函数和表达式

Django ORM还允许开发者在查询中使用数据库函数。

使用F表达式比较字段值

from django.db.models import F
authors = Author.objects.filter(age__gt=F('age') - 10)

使用注解添加临时字段

from django.db.models import Count
books = Book.objects.annotate(num_authors=Count('author'))

8. ORM的优化

大型项目中，ORM的性能变得尤其重要。

使用select_related和prefetch_related

减少数据库查询次数。

# select_related用于“一对一”和“多对一”关系
books = Book.objects.select_related('author')

# prefetch_related用于“多对多”和“一对多”关系
authors = Author.objects.prefetch_related('book_set')

延迟字段加载

使用only和defer来控制加载的字段。

Author.objects.defer('age')

结论

Django ORM提供了一个强大的抽象层来操作数据库，使得开发者可以避免写原生SQL并更专注于业务逻辑。通过这篇文章，你应该对如何高效地使用Django ORM有了清晰的理解。不过，值得注意的是，ORM的使用并非没有代价，有时它可能会隐藏性能问题，所以理解它的内部工作原理对于优化查询和提升性能是至关重要的。在深入使用之前，阅读官方文档并深入了解Django ORM的工作方式是一个不错的选择。