Django05. Работа с базами данных и ORM

Введение в Django ORM

Django ORM (Object-Relational Mapping) - это система, которая позволяет работать с базами данных используя Python объекты вместо SQL запросов. ORM автоматически преобразует операции с объектами в SQL запросы.

Поддерживаемые базы данных

Django поддерживает:

PostgreSQL
MySQL
SQLite (по умолчанию)
Oracle
SQL Server

Настройка базы данных

В settings.py:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.postgresql',
        'NAME': 'mydatabase',
        'USER': 'mydatabaseuser',
        'PASSWORD': 'mypassword',
        'HOST': '127.0.0.1',
        'PORT': '5432',
    }
}

Создание моделей

Модели определяют структуру данных:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
from django.db import models
from django.contrib.auth.models import User

class Category(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    slug = models.SlugField(unique=True)
    description = models.TextField(blank=True)
    
    def __str__(self):
        return self.name
    
    class Meta:
        verbose_name = 'Категория'
        verbose_name_plural = 'Категории'

class Article(models.Model):
    STATUS_CHOICES = [
        ('draft', 'Черновик'),
        ('published', 'Опубликовано'),
    ]
    
    title = models.CharField(max_length=200)
    slug = models.SlugField(unique=True)
    content = models.TextField()
    author = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)
    category = models.ForeignKey(Category, on_delete=models.SET_NULL, null=True)
    status = models.CharField(max_length=10, choices=STATUS_CHOICES, default='draft')
    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    updated_at = models.DateTimeField(auto_now=True)
    published_at = models.DateTimeField(null=True, blank=True)
    
    def __str__(self):
        return self.title
    
    class Meta:
        ordering = ['-created_at']
        verbose_name = 'Статья'
        verbose_name_plural = 'Статьи'

Типы полей

CharField - строка
TextField - длинный текст
IntegerField - целое число
DecimalField - десятичное число
BooleanField - булево значение
DateTimeField - дата и время
ForeignKey - внешний ключ
ManyToManyField - многие ко многим
OneToOneField - один к одному

Миграции

Создание миграций

1
2
python manage.py makemigrations
python manage.py makemigrations myapp

Применение миграций

1
python manage.py migrate

Откат миграций

1
python manage.py migrate myapp 0001

Основные запросы ORM

Создание объектов

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
# Создание и сохранение
category = Category(name='Python', slug='python')
category.save()

# Создание с помощью create()
article = Article.objects.create(
    title='Заголовок статьи',
    content='Содержание статьи',
    author=request.user,
    category=category
)

Получение объектов

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
# Получить все объекты
articles = Article.objects.all()

# Получить один объект
article = Article.objects.get(id=1)

# Получить или создать
article, created = Article.objects.get_or_create(
    title='Новая статья',
    defaults={'content': 'Содержание', 'author': request.user}
)

# Получить первое/последнее
first_article = Article.objects.first()
last_article = Article.objects.last()

Фильтрация

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
# Фильтр по полю
published_articles = Article.objects.filter(status='published')

# Исключение
draft_articles = Article.objects.exclude(status='published')

# Сложные условия
articles = Article.objects.filter(
    status='published',
    created_at__year=2023
)

# Поиск по тексту
articles = Article.objects.filter(title__icontains='python')

# Фильтр по связанным объектам
user_articles = Article.objects.filter(author__username='john')

Операторы запросов

__exact - точное совпадение
__icontains - содержит (регистронезависимо)
__startswith - начинается с
__endswith - заканчивается на
__gt - больше
__gte - больше или равно
__lt - меньше
__lte - меньше или равно
__in - в списке
__range - в диапазоне
__year, __month, __day - для дат

Сортировка и ограничение

1
2
3
4
5
6
7
8
9
# Сортировка
articles = Article.objects.order_by('-created_at')
articles = Article.objects.order_by('title', '-created_at')

# Ограничение количества
recent_articles = Article.objects.order_by('-created_at')[:5]

# Обратная сортировка
articles = Article.objects.order_by('-created_at').reverse()

Агрегация и аннотация

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
from django.db.models import Count, Sum, Avg, Max, Min

# Подсчет
total_articles = Article.objects.count()
category_count = Article.objects.values('category__name').annotate(count=Count('id'))

# Сумма, среднее и т.д.
from django.db.models import Sum
total_views = Article.objects.aggregate(Sum('views'))['views__sum']

# Аннотация
articles_with_comment_count = Article.objects.annotate(
    comment_count=Count('comments')
)

Обновление объектов

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
# Обновление одного объекта
article = Article.objects.get(id=1)
article.title = 'Новый заголовок'
article.save()

# Обновление нескольких объектов
Article.objects.filter(status='draft').update(status='published')

# Обновление с F-выражениями
from django.db.models import F
Article.objects.filter(id=1).update(views=F('views') + 1)

Удаление объектов

1
2
3
4
5
6
# Удаление одного объекта
article = Article.objects.get(id=1)
article.delete()

# Удаление нескольких объектов
Article.objects.filter(status='draft').delete()

Работа со связанными объектами

Foreign Key

1
2
3
4
5
6
7
8
# Получение связанных объектов
article = Article.objects.get(id=1)
author = article.author  # Получить автора
category = article.category  # Получить категорию

# Обратная связь
user = User.objects.get(username='john')
user_articles = user.article_set.all()  # Все статьи пользователя

Many-to-Many

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
# Добавление связи
article.tags.add(tag1, tag2)

# Удаление связи
article.tags.remove(tag1)

# Установка связей
article.tags.set([tag1, tag3])

# Проверка связи
if article.tags.filter(name='python').exists():
    pass

Предварительная загрузка (prefetch_related, select_related)

1
2
3
4
5
6
7
8
# select_related для Foreign Key (один запрос)
articles = Article.objects.select_related('author', 'category').all()

# prefetch_related для Many-to-Many (два запроса)
articles = Article.objects.prefetch_related('tags').all()

# Комбинирование
articles = Article.objects.select_related('author').prefetch_related('tags').all()

Raw SQL запросы

1
2
3
4
5
6
7
8
9
from django.db import connection

# Raw SQL
articles = Article.objects.raw('SELECT * FROM myapp_article WHERE status = %s', ['published'])

# Прямой SQL
with connection.cursor() as cursor:
    cursor.execute("SELECT COUNT(*) FROM myapp_article")
    row = cursor.fetchone()

Оптимизация запросов

Использование индексов

1
2
3
class Article(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200, db_index=True)
    created_at = models.DateTimeField(db_index=True)

Кеширование запросов

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
from django.core.cache import cache

def get_popular_articles():
    cache_key = 'popular_articles'
    articles = cache.get(cache_key)
    
    if articles is None:
        articles = Article.objects.filter(status='published').order_by('-views')[:10]
        cache.set(cache_key, articles, 3600)  # Кеш на 1 час
    
    return articles

Заключение

Django ORM предоставляет мощный и удобный интерфейс для работы с базами данных. Он позволяет писать меньше кода, автоматически генерирует SQL и предоставляет множество инструментов для оптимизации запросов. Понимание основных концепций ORM поможет вам эффективно работать с данными в Django проектах.