django框架之模型

Posted 2021-01-20 memson

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了django框架之模型相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

ORM简介

ORM，全拼Object-Relation Mapping，中文意为对象-关系映射，是随着面向对象的软件开发方法发展而产生的。面向对象的开发方法是当今企业级应用开发环境中的主流开发方法，关系数据库是企业级应用环境中永久存放数据的主流数据存储系统。对象和关系数据是业务实体的两种表现形式，业务实体在内存中表现为对象，在数据库中表现为关系数据。内存中的对象之间存在关联和继承关系，而在数据库中，关系数据无法直接表达多对多关联和继承关系。因此，对象-关系映射ORM系统一般以中间件的形式存在，主要实现程序对象到关系数据库数据的映射。面向对象是从软件工程基本原则(如耦合、聚合、封装)的基础上发展起来的，而关系数据库则是从数学理论发展而来的，两套理论存在显著的区别。为了解决这个不匹配的现象,对象关系映射技术应运而生。O/R中字母O起源于"对象"(Object),而R则来自于"关系"(Relational)。几乎所有的程序里面，都存在对象和关系数据库。在业务逻辑层和用户界面层中，我们是面向对象的。当对象信息发生变化的时候，我们需要把对象的信息保存在关系数据库中。目前流行的ORM产品如Java的Hibernate，.Net的EntityFormerWork等。

在MVC框架中的Model模块中都包括ORM，对于开发人员主要带来了如下好处：

实现了数据模型与数据库的解耦，通过简单的配置就可以轻松更换数据库，而不需要修改代码。
只需要面向对象编程，不需要面向数据库编写代码。
在MVC中Model中定义的类，通过ORM与关系型数据库中的表对应，对象的属性体现对象间的关系，这种关系也被映射到数据表中。

Django框架中ORM示意图如下：

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定义模型类

模型类被定义在"应用/models.py"文件中，此例中为"booktest/models.py"文件。
模型类必须继承自Model类，位于包django.db.models中。
提示：对于重要数据使用逻辑删除。

示例演示

接下来首先以"图书-英雄"管理为例进行演示，复习一下昨天的内容。

1.打开booktest/models.py文件，定义模型类如下

from django.db import models

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

#定义英雄模型类HeroInfo
class HeroInfo(models.Model):
    hname = models.CharField(max_length=20)#英雄姓名
    hgender = models.BooleanField(default=True)#英雄性别
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#逻辑删除
    hcomment = models.CharField(max_length=200)#英雄描述信息
    hbook = models.ForeignKey(‘BookInfo‘)#英雄与图书表的关系为一对多，所以属性定义在英雄模型类中

2.迁移

生成迁移文件。

python manage.py makemigrations

生成迁移文件的时候出现错误，把数据库切换成了mysql，需要安装pymysql模块之后，Django框架才可以操作mysql数据库。安装命令如下：

pip install pymysql

安装成功之后，在test2/_init_.py文件中加上如下代码:

import pymysql
pymysql.install_as_MySQLdb()

然后执行如下命令

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

3.测试数据

在数据库命令行中，复制如下语句执行，向booktest_bookinfo表中插入测试数据：

insert into booktest_bookinfo(btitle,bpub_date,bread,bcomment,isDelete) values
(‘射雕英雄传‘,‘1980-5-1‘,12,34,0),
(‘天龙八部‘,‘1986-7-24‘,36,40,0),
(‘笑傲江湖‘,‘1995-12-24‘,20,80,0),
(‘雪山飞狐‘,‘1987-11-11‘,58,24,0);

再复制如下语句执行，向booktest_heroinfo表中插入测试数据：

insert into booktest_heroinfo(hname,hgender,hbook_id,hcomment,isDelete) values
(‘郭靖‘,1,1,‘降龙十八掌‘,0),
(‘黄蓉‘,0,1,‘打狗棍法‘,0),
(‘黄药师‘,1,1,‘弹指神通‘,0),
(‘欧阳锋‘,1,1,‘蛤蟆功‘,0),
(‘梅超风‘,0,1,‘九阴白骨爪‘,0),
(‘乔峰‘,1,2,‘降龙十八掌‘,0),
(‘段誉‘,1,2,‘六脉神剑‘,0),
(‘虚竹‘,1,2,‘天山六阳掌‘,0),
(‘王语嫣‘,0,2,‘神仙姐姐‘,0),
(‘令狐冲‘,1,3,‘独孤九剑‘,0),
(‘任盈盈‘,0,3,‘弹琴‘,0),
(‘岳不群‘,1,3,‘华山剑法‘,0),
(‘东方不败‘,0,3,‘葵花宝典‘,0),
(‘胡斐‘,1,4,‘胡家刀法‘,0),
(‘苗若兰‘,0,4,‘黄衣‘,0),
(‘程灵素‘,0,4,‘医术‘,0),
(‘袁紫衣‘,0,4,‘六合拳‘,0);

4.定义视图

打开booktest/views.py文件，定义视图代码如下：

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

#查询所有图书并显示
def index(request):
    list=BookInfo.objects.all()
    return render(request,‘booktest/index.html‘,{‘list‘:list})

#创建新图书
def create(request):
    book=BookInfo()
    book.btitle = ‘流星蝴蝶剑‘
    book.bpub_date = date(1995,12,30)
    book.save()
    #转向到首页
    return redirect(‘/‘)

#逻辑删除指定编号的图书
def delete(request,id):
    book=BookInfo.objects.get(id=int(id))
    book.delete()
    #转向到首页
    return redirect(‘/‘)

5.配置url

打开test2/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/‘, include(admin.site.urls)),
    #引入booktest的url配置
    url(r‘^‘,include(‘booktest.urls‘)),
]

在booktest应用下创建urls.py文件，代码如下：

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

urlpatterns=[
    url(r‘^$‘,views.index),
    url(r‘^delete(d+)/$‘,views.delete),
    url(r‘^create/$‘,views.create),
]

6.创建模板

打开test2/settings.py文件，配置模板查找目录TEMPLATES的DIRS。

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

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创建templates/booktest/index.html文件。

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模板代码如下：

<html>
<head>
    <title>复习案例</title>
</head>
<body>
<a href="/create/">创建</a>
<ul>
{%for book in list%}
    <li>{{book.btitle}}--<a href="/delete{{book.id}}/">删除</a></li>
{%endfor%}
</ul>
</body>
</html>

7.运行

运行服务器。

python manage.py runserver

在浏览器中查看。

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定义属性

Django根据属性的类型确定以下信息：

当前选择的数据库支持字段的类型
渲染管理表单时使用的默认html控件
在管理站点最低限度的验证

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，在第4节会详细讲解查询。
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

使用时需要引入django.db.models包，字段类型如下：

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(max_length=字符长度)：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(max_digits=None, decimal_places=None)：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[auto_now=False, auto_now_add=False])：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

通过选项实现对字段的约束，选项如下：

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。
对比：null是数据库范畴的概念，blank是表单验证范畴的。
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：默认值。
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。

综合演示

修改booktest/models.py中的模型类，代码如下：

from django.db import models

#定义图书模型类BookInfo
class BookInfo(models.Model):
    #btitle = models.CharField(max_length=20)#图书名称
    btitle = models.CharField（max_length=20, db_column=‘title‘)#通过db_column指定btitle对应表格中字段的名字为title
    bpub_date = models.DateField()#发布日期
    bread = models.IntegerField(default=0)#阅读量
    bcomment = models.IntegerField(default=0)#评论量
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#逻辑删除

#定义英雄模型类HeroInfo
class HeroInfo(models.Model):
    hname = models.CharField(max_length=20)#英雄姓名
    hgender = models.BooleanField(default=True)#英雄性别
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#逻辑删除
    #hcomment = models.CharField(max_length=200)#英雄描述信息
    hcomment = models.CharField(max_length=200, null=True, blank=False) #hcomment对应的数据库中的字段可以为空，但通过后台管理页面添加英雄信息时hcomment对应的输入框不能为空
    hbook = models.ForeignKey(‘BookInfo‘)#英雄与图书表的关系为一对多，所以属性定义在英雄模型类中

然后生成迁移文件并执行迁移命令，最后查看test2数据库中的内容。

字段查询

实现sql中where的功能，调用过滤器filter()、exclude()、get()，下面以filter()为例。

通过"属性名_id"表示外键对应对象的id值。

语法如下：

说明：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。

属性名称__比较运算符=值

条件运算符

1) 查询等

exact：表示判等。

例：查询编号为1的图书。

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

2) 模糊查询

contains：是否包含。

说明：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。

list = 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

list = 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.

3) 空查询

isnull：是否为null。

例：查询书名不为空的图书。

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

4) 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

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

5) 比较查询

gt、gte、lt、lte：大于、大于等于、小于、小于等于。

例：查询编号大于3的图书

list = 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

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

6) 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。

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

例：查询1980年1月1日后发表的图书。

list = 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
...
list = 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。

list = 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。

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
...
list = 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

list = 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。

list = 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，Count，Max，Min，Sum，被定义在django.db.models中。

例：查询图书的总阅读量。

from django.db.models import Sum
...
list = BookInfo.objects.aggregate(Sum(‘bread‘))

注意aggregate的返回值是一个字典类型，格式如下：

 {‘聚合类小写__属性名‘:值}
  如:{‘sum__bread‘:3}

使用count时一般不使用aggregate()过滤器。

例：查询图书总数。

list = BookInfo.objects.count()

注意count函数的返回值是一个数字。

查询集

查询集表示从数据库中获取的对象集合，在管理器上调用某些过滤器方法会返回查询集，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，查询集和select语句等价，过滤器像where和limit子句。

返回查询集的过滤器如下：

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，相当于sql语句中where部分的not关键字。
order_by()：对结果进行排序。

返回单个值的过滤器如下：

get()：返回单个满足条件的对象
- 如果未找到会引发"模型类.DoesNotExist"异常。
- 如果多条被返回，会引发"模型类.MultipleObjectsReturned"异常。
count()：返回当前查询结果的总条数。
aggregate()：聚合，返回一个字典。

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。
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。

示例：查询所有，编辑booktest/views.py的index视图，运行查看。

list=BookInfo.objects.all()

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模型类关系

关系字段类型

关系型数据库的关系包括三种类型：

ForeignKey：一对多，将字段定义在多的一端中。
ManyToManyField：多对多，将字段定义在任意一端中。
OneToOneField：一对一，将字段定义在任意一端中。
可以维护递归的关联关系，使用‘self‘指定，详见"自关联"。

一对多关系

参见booktest应用中的BookInfo类和HeroInfo类。

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

#定义英雄模型类HeroInfo
class HeroInfo(models.Model):
    hname = models.CharField(max_length=20)#英雄姓名
    hgender = models.BooleanField(default=True)#英雄性别
    isDelete = models.BooleanField(default=False)#逻辑删除
    hcomment = models.CharField(max_length=200)#英雄描述信息
    hbook = models.ForeignKey(‘BookInfo‘)#英雄与图书表的关系为一对多，所以属性定义在英雄模型类中

多对多关系

我们下面设计一个新闻类和新闻类型类，一个新闻类型下可以用很多条新闻，一条新闻也可能归属于多种新闻类型。

重新在项目test2下新建一个应用newstest,注册应用之后，编辑newstest/models.py文件设计模型类。

class TypeInfo(models.Model):
  tname = models.CharField(max_length=20) #新闻类别

class NewsInfo(models.Model):
  ntitle = models.CharField(max_length=60) #新闻标题
  ncontent = models.TextField() #新闻内容
  npub_date = models.DateTimeField(auto_now_add=True) #新闻发布时间
  ntype = models.ManyToManyField(‘TypeInfo‘) #通过ManyToManyField建立TypeInfo类和NewsInfo类之间多对多的关系

关联查询

Django中也能实现类似于join查询。

通过对象执行关联查询

在定义模型类时，可以指定三种关联关系，最常用的是一对多关系，如本例中的"图书-英雄"就为一对多关系，接下来进入shell练习关系的查询。

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.book_id

例：查询编号为1的图书。

book=BookInfo.objects.get(pk=1)

例：获得book图书的所有英雄。

book.heroinfo_set.all()

例：获得编号为1的英雄。

hero=HeroInfo.objects.get(pk=1)

例：获得hero英雄出自的图书。

hero.hbook

通过模型类执行关联查询

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

如果没有"__运算符"部分，表示等于，结果和sql中的inner join相同。

例：查询图书，要求图书中英雄的描述包含‘八‘。

list = BookInfo.objects.filter(heroinfo__hcontent__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

例：查询书名为“天龙八部”的所有英雄。

list = HeroInfo.objects.filter(hbook__btitle=‘天龙八部‘)

模型实例方法

str()：在将对象转换成字符串时会被调用。
save()：将模型对象保存到数据表中，ORM框架会转换成对应的insert或update语句。
delete()：将模型对象从数据表中删除，ORM框架会转换成对应的delete语句。

模型类的属性

属性objects：管理器，是models.Manager类型的对象，用于与数据库进行交互。

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，自定义管理器后，Django不再生成默认管理器objects。

为模型类BookInfo定义管理器books语法如下：

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

管理器Manager

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。Django支持自定义管理器类，继承自models.Manager。

自定义管理器类主要用于两种情况：

1.修改原始查询集，重写all()方法
2.向管理器类中添加额外的方法，如向数据库中插入数据。

1.修改原始查询集，重写all()方法。

a）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().all().filter(isDelete=False)

b）在模型类BookInfo中定义管理器

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

2.在管理器类中定义创建对象的方法

对模型类对应的数据表进行操作时，推荐将这些操作数据表的方法封装起来，放到模型管理器类中。

a）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.isDelete = False
        # 将数据插入进数据表
        book.save()
        return book

b）为模型类BookInfo定义管理器books语法如下

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

c）调用语法如下：

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

元选项

在模型类中定义类Meta，用于设置元信息，如使用db_table自定义表的名字。

数据表的默认名称为：

<app_name>_<model_name>
例：
booktest_bookinfo

例：指定BookInfo模型类生成的数据表名为bookinfo。

在BookInfo模型类中添加如下内容，代码如下：

#定义图书模型类BookInfo
class BookInfo(models.Model):
    ...

    #定义元选项
    class Meta:
      db_table=‘bookinfo‘ #指定BookInfo生成的数据表名为bookinfo

以上是关于django框架之模型的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章