Django基础:数据库

Python学习之路 /

ORM 框架#

简介#

O 是 object，也就类对象的意思，R 是 relation，翻译成中文是关系，也就是关系数据库中数据表的意思，M 是 mapping，是映射的意思。在 ORM 框架中，它帮我们把类和数据表进行了一个映射，可以让我们通过类和类对象就能操作它所对应的表格中的数据。ORM 框架还有一个功能，它可以根据我们设计的类自动帮我们生成数据库中的表格，省去了我们自己建表的过程。

django 中内嵌了 ORM 框架，不需要直接面向数据库编程，而是定义模型类，通过模型类和对象完成数据表的增删改查操作。

使用 django 进行数据库开发的步骤如下：

配置数据库连接信息
在 models.py 中定义模型类
迁移
通过类和对象完成数据增删改查操作

配置#

在 settings.py 中保存了数据库的连接配置信息，Django 默认初始配置使用 sqlite 数据库。

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.sqlite3',
        'NAME': os.path.join(BASE_DIR, 'db.sqlite3'),
    }
}

使用 MySQL 数据库首先需要安装驱动程序
```
pip install PyMySQL
```
在 Django 的工程同名子目录的 init.py 文件中添加如下语句
```
from pymysql import install_as_MySQLdb

install_as_MySQLdb()
```
作用是让 Django 的 ORM 能以 mysqldb 的方式来调用 PyMySQL。

修改 DATABASES 配置信息

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
        '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': 'mysql',  # 数据库用户密码
        'NAME': 'django_demo'  # 数据库名字
    }
}

在 MySQL 中创建数据库

create database django_demo default charset=utf8;

定义模型类#

简介#

模型类被定义在” 应用 /models.py” 文件中。，模型类必须继承自 Model 类，位于包 django.db.models 中。

定义#

创建应用 booktest，在 models.py 文件中定义模型类。

from django.db import models

#定义图书模型类BookInfo
class BookInfo(models.Model):
    btitle = models.CharField(max_length=20, verbose_name='名称')
    bpub_date = models.DateField(verbose_name='发布日期')
    bread = models.IntegerField(default=0, verbose_name='阅读量')
    bcomment = models.IntegerField(default=0, verbose_name='评论量')
    is_delete = models.BooleanField(default=False, verbose_name='逻辑删除')

    class Meta:
        db_table = 'tb_books'  # 指明数据库表名
        verbose_name = '图书'  # 在admin站点中显示的名称
        verbose_name_plural = verbose_name  # 显示的复数名称

    def __str__(self):
        """定义每个数据对象的显示信息"""
        return self.btitle

#定义英雄模型类HeroInfo
class HeroInfo(models.Model):
    GENDER_CHOICES = (
        (0, 'male'),
        (1, 'female')
    )
    hname = models.CharField(max_length=20, verbose_name='名称') 
    hgender = models.SmallIntegerField(choices=GENDER_CHOICES, default=0, verbose_name='性别')  
    hcomment = models.CharField(max_length=200, null=True, verbose_name='描述信息') 
    hbook = models.ForeignKey(BookInfo, on_delete=models.CASCADE, verbose_name='图书')  # 外键
    is_delete = models.BooleanField(default=False, verbose_name='逻辑删除')

    class Meta:
        db_table = 'tb_heros'
        verbose_name = '英雄'
        verbose_name_plural = verbose_name

    def __str__(self):
        return self.hname

数据库表名

模型类如果未指明表名，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。
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属性为主键列后 django 不会再创建自动增长的主键列。

默认创建的主键列属性为 id，可以使用 pk 代替，pk 全拼为 primary key。
属性命名限制
- 不能是 python 的保留关键字。
- 不允许使用连续的下划线，这是由 django 的查询方式决定的。
- 定义属性时需要指定字段类型，通过字段类型的参数指定选项，语法如下：
```
属性=models.字段类型(选项)
```

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
TextField	大文本字段，一般超过 4000 个字符时使用
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
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，用于” 最后一次修改” 的时间戳，它总是使用当前日期，默认为 False；参数 auto_now_add 表示当对象第一次被创建时自动设置当前时间，用于创建的时间戳，它总是使用当前日期，默认为 False; 参数 auto_now_add 和 auto_now 是相互排斥的，组合将会发生错误
TimeField	时间，参数同 DateField
DateTimeField	日期时间，参数同 DateField
FileField	上传文件字段
ImageField	继承于 FileField，对上传的内容进行校验，确保是有效的图片

选项

选项	说明
null	如果为 True，表示允许为空，默认值是 False
blank	如果为 True，则该字段允许为空白，默认值是 False
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
default	默认
primary_key	若为 True，则该字段会成为模型的主键字段，默认值是 False，一般作为 AutoField 的选项使用
unique	如果为 True, 这个字段在表中必须有唯一值，默认值是 False

null 是数据库范畴的概念，blank 是表单验证范畴的

外键

在设置外键时，需要通过 on_delete 选项指明主表删除数据时，对于外键引用表数据如何处理，在 django.db.models 中包含了可选常量：
- CASCADE 级联，删除主表数据时连通一起删除外键表中数据
- PROTECT 保护，通过抛出 ProtectedError 异常，来阻止删除主表中被外键应用的数据
- SET_NULL 设置为 NULL，仅在该字段 null=True 允许为 null 时可用
- SET_DEFAULT 设置为默认值，仅在该字段设置了默认值时可用
- SET() 设置为特定值或者调用特定方法，如
```
from django.conf import settings
from django.contrib.auth import get_user_model
from django.db import models

def get_sentinel_user():
    return get_user_model().objects.get_or_create(username='deleted')[0]

class MyModel(models.Model):
    user = models.ForeignKey(
        settings.AUTH_USER_MODEL,
        on_delete=models.SET(get_sentinel_user),
    )
```
- DO_NOTHING 不做任何操作，如果数据库前置指明级联性，此选项会抛出 IntegrityError 异常

迁移#

将模型类同步到数据库中。

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

数据库操作#

增加#

增加数据有两种方法。

save，通过创建模型类对象，执行对象的 save () 方法保存到数据库中。

>>> from datetime import date
>>> book = BookInfo(
    btitle='西游记',
    bput_date=date(1988,1,1),
    bread=10,
    bcomment=10
)
>>> book.save()
>>> hero = HeroInfo(
    hname='孙悟空',
    hgender=0,
    hbook=book
)
>>> hero.save()
>>> hero2 = HeroInfo(
    hname='猪八戒',
    hgender=0,
    hbook_id=book.id
)
>>> hero2.save()

create，通过模型类.objects.create () 保存。

>>> HeroInfo.objects.create(
    hname='沙悟净',
    hgender=0,
    hbook=book
)
<HeroInfo: 沙悟净>

查询#

基本查询#

get 查询单一结果，如果不存在会抛出模型类.DoesNotExist 异常。
all 查询多个结果。

count 查询结果数量。

>>> BookInfo.objects.all()
<QuerySet [<BookInfo: 射雕英雄传>, <BookInfo: 天龙八部>, <BookInfo: 笑傲江湖>, <BookInfo: 雪山飞狐>, <BookInfo: 西游记>]>
>>> book = BookInfo.objects.get(btitle='西游记')
>>> book.id
5

>>> BookInfo.objects.get(id=3)
<BookInfo: 笑傲江湖>
>>> BookInfo.objects.get(pk=3)
<BookInfo: 笑傲江湖>
>>> BookInfo.objects.get(id=100)
Traceback (most recent call last):
  File "<console>", line 1, in <module>
  File "/Users/delron/.virtualenv/dj/lib/python3.6/site-packages/django/db/models/manager.py", line 85, in manager_method
    return getattr(self.get_queryset(), name)(*args, **kwargs)
  File "/Users/delron/.virtualenv/dj/lib/python3.6/site-packages/django/db/models/query.py", line 380, in get
    self.model._meta.object_name
db.models.DoesNotExist: BookInfo matching query does not exist.

>>> BookInfo.objects.count()
6

过滤查询#

实现 SQL 中的 where 功能，包括

filter 过滤出多个结果
exclude 排除掉符合条件剩下的结果
get 过滤单一结果

对于过滤条件的使用，上述三个方法相同，故仅以 filter 进行讲解。

过滤条件的表达语法如下：

属性名称__比较运算符=值
# 属性名称和比较运算符间使用两个下划线，所以属性名不能包括多个下划线

相等#

exact：表示判等。

例：查询编号为 1 的图书。

BookInfo.objects.filter(id__exact=1)
可简写为：
BookInfo.objects.filter(id=1)

模糊查询#

contains：是否包含。

如果要包含 % 无需转义，直接写即可。

例：查询书名包含’传’的图书。

BookInfo.objects.filter(btitle__contains='传')

startswith、endswith：以指定值开头或结尾。

例：查询书名以’部’结尾的图书

BookInfo.objects.filter(btitle__endswith='部')

以上运算符都区分大小写，在这些运算符前加上 i 表示不区分大小写，如 iexact、icontains、istartswith、iendswith.

空查询#

isnull：是否为 null。

例：查询书名不为空的图书。

BookInfo.objects.filter(btitle__isnull=False)

范围查询#

in：是否包含在范围内。

例：查询编号为 1 或 3 或 5 的图书

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

比较查询#

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)

例：查询编号大于 3 的图书

BookInfo.objects.filter(id__gt=3)

不等于的运算符，使用 exclude () 过滤器。

例：查询编号不等于 3 的图书

BookInfo.objects.exclude(id=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。

例：查询 1980 年发表的图书。

BookInfo.objects.filter(bpub_date__year=1980)

例：查询 1980 年 1 月 1 日后发表的图书。

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

F 对象#

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(属性名)

例：查询阅读量大于等于评论量的图书。

from django.db.models import F

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

可以在 F 对象上使用算数运算。

例：查询阅读量大于 2 倍评论量的图书。

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

Q 对象#

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：查询阅读量大于 20，并且编号小于 3 的图书。

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

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)

例：查询阅读量大于 20 的图书，改写为 Q 对象如下。

from django.db.models import Q

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

Q 对象可以使用 &、| 连接，& 表示逻辑与，| 表示逻辑或。

例：查询阅读量大于 20，或编号小于 3 的图书，只能使用 Q 对象实现

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

Q 对象前可以使用～操作符，表示非 not。

例：查询编号不等于 3 的图书。

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

聚合函数#

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：查询图书的总阅读量。

from django.db.models import Sum

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

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}
  如:{'bread__sum':3}

使用 count 时一般不使用 aggregate () 过滤器。

例：查询图书总数。

BookInfo.objects.count()

注意 count 函数的返回值是一个数字。

排序#

使用 order_by 对结果进行排序

BookInfo.objects.all().order_by('bread')  # 升序
BookInfo.objects.all().order_by('-bread')  # 降序

关联查询#

由一到多的访问语法：

一对应的模型类对象。多对应的模型类名小写_set 例：

b = BookInfo.objects.get(id=1)
b.heroinfo_set.all()

由多到一的访问语法:

多对应的模型类对象。多对应的模型类中的关系类属性名例：

h = HeroInfo.objects.get(id=1)
h.hbook

访问一对应的模型类关联对象的 id 语法:

多对应的模型类对象。关联类属性_id

例：

h = HeroInfo.objects.get(id=1)
h.hbook_id

关联过滤查询#

由多模型类条件查询一模型类数据:

语法如下：

关联模型类名小写__属性名__条件运算符=值

注意：如果没有”__运算符” 部分，表示等于。

例：

查询图书，要求图书英雄为” 孙悟空”

BookInfo.objects.filter(heroinfo__hname='孙悟空')

查询图书，要求图书中英雄的描述包含” 八”

BookInfo.objects.filter(heroinfo__hcomment__contains='八')

由一模型类条件查询多模型类数据:

语法如下：

一模型类关联属性名__一模型类属性名__条件运算符=值

注意：如果没有”__运算符” 部分，表示等于。

例：

查询书名为 “天龙八部” 的所有英雄。

HeroInfo.objects.filter(hbook__btitle='天龙八部')

查询图书阅读量大于 30 的所有英雄

HeroInfo.objects.filter(hbook__bread__gt=30)

修改#

修改更新有两种方法

save，修改模型类对象的属性，然后执行 save () 方法

hero = HeroInfo.objects.get(hname='猪八戒')
hero.hname = '猪悟能'
hero.save()

update，使用模型类.objects.filter ().update ()，会返回受影响的行数
```
HeroInfo.objects.filter(hname='沙悟净').update(hname='沙僧')
```

删除#

删除有两种方法

模型类对象 delete

hero = HeroInfo.objects.get(id=13)
hero.delete()

模型类.objects.filter ().delete ()

HeroInfo.objects.filter(id=14).delete()

查询集 QuerySet#

概念#

Django 的 ORM 中存在查询集的概念。

查询集，也称查询结果集、QuerySet，表示从数据库中获取的对象集合。

当调用如下过滤器方法时，Django 会返回查询集（而不是简单的列表）：

all ()：返回所有数据。
filter ()：返回满足条件的数据。
exclude ()：返回满足条件之外的数据。
order_by ()：对结果进行排序。

对查询集可以再次调用过滤器进行过滤，如

BookInfo.objects.filter(bread__gt=30).order_by('bpub_date')

也就意味着查询集可以含有零个、一个或多个过滤器。过滤器基于所给的参数限制查询的结果。

从 SQL 的角度讲，查询集与 select 语句等价，过滤器像 where、limit、order by 子句。

判断某一个查询集中是否有数据：

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。

两大特性#

惰性执行#

创建查询集不会访问数据库，直到调用数据时，才会访问数据库，调用数据的情况包括迭代、序列化、与 if 合用

例如，当执行如下语句时，并未进行数据库查询，只是创建了一个查询集 qs

qs = BookInfo.objects.all()

继续执行遍历迭代操作后，才真正的进行了数据库的查询

for book in qs:
    print(book.btitle)

缓存#

使用同一个查询集，第一次使用时会发生数据库的查询，然后 Django 会把结果缓存下来，再次使用这个查询集时会使用缓存的数据，减少了数据库的查询次数。

情况一：如下是两个查询集，无法重用缓存，每次查询都会与数据库进行一次交互，增加了数据库的负载。

from booktest.models import BookInfo
[book.id for book in BookInfo.objects.all()]
[book.id for book in BookInfo.objects.all()]

情况二：经过存储后，可以重用查询集，第二次使用缓存中的数据。

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

限制查询集#

可以对查询集进行取下标或切片操作，等同于 sql 中的 limit 和 offset 子句。

不支持负数索引。

对查询集进行切片后返回一个新的查询集，不会立即执行查询。

如果获取一个对象，直接使用 [0]，等同于 [0:1].get ()，但是如果没有数据，[0] 引发 IndexError 异常，[0:1].get () 如果没有数据引发 DoesNotExist 异常。

示例：获取第 1、2 项，运行查看。

qs = BookInfo.objects.all()[0:2]

管理器 Manager#

简介#

管理器是 Django 的模型进行数据库操作的接口，Django 应用的每个模型类都拥有至少一个管理器。

我们在通过模型类的 objects 属性提供的方法操作数据库时，即是在使用一个管理器对象 objects。当没有为模型类定义管理器时，Django 会为每一个模型类生成一个名为 objects 的管理器，它是 models.Manager 类的对象。

自定义管理器#

我们可以自定义管理器，并应用到我们的模型类上。

一旦为模型类指明自定义的过滤器后，Django 不再生成默认管理对象 objects。

自定义管理器类主要用于两种情况：

修改原始查询集，重写 all () 方法。

打开 booktest/models.py 文件，定义类 BookInfoManager

#图书管理器
class BookInfoManager(models.Manager):
    def all(self):
        #默认查询未删除的图书信息
        #调用父类的成员语法为：super().方法名
        return super().filter(is_delete=False)

在模型类 BookInfo 中定义管理器

class BookInfo(models.Model):
    ...
    books = BookInfoManager()

使用方法

BookInfo.books.all()

在管理器类中补充定义新的方法

打开 booktest/models.py 文件，定义方法 create。

class BookInfoManager(models.Manager):
    #创建模型类，接收参数为属性赋值
    def create_book(self, title, pub_date):
        #创建模型类对象self.model可以获得模型类
        book = self.model()
        book.btitle = title
        book.bpub_date = pub_date
        book.bread=0
        book.bcommet=0
        book.is_delete = False
        # 将数据插入进数据表
        book.save()
        return book

为模型类 BookInfo 定义管理器 books 语法如下

class BookInfo(models.Model):
      ...
    books = BookInfoManager()

调用语法如下：

book=BookInfo.books.create_book("abc",date(1980,1,1))

本文章首发在 LearnKu.com 网站上。

Django基础:数据库

ORM 框架#

简介#

配置#

定义模型类#

简介#

定义#

迁移#

数据库操作#

增加#

查询#

基本查询#

过滤查询#

相等#

模糊查询#

空查询#

范围查询#

比较查询#

日期查询#

F 对象#

Q 对象#

聚合函数#

排序#

关联查询#

关联过滤查询#

修改#

删除#

查询集 QuerySet#

概念#

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惰性执行#

缓存#

限制查询集#

管理器 Manager#

简介#

自定义管理器#

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