## 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：
1. 配置数据库连接信息
2. 在models.py中定义模型类
3. 迁移
4. 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。
```python
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
```shell
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
```python
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
```python
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
```mysql
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。
```python
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：
```python
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
```python
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
python manage.py makemigrations
```
- 同步到数据库中
```python
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。
```python
>>> 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。
```python
>>> HeroInfo.objects.create(
hname='沙悟净',
hgender=0,
hbook=book
)
```
#### 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。
```python
>>> BookInfo.objects.all()
, , , , ]>
>>> book = BookInfo.objects.get(btitle='西游记')
>>> book.id
5
>>> BookInfo.objects.get(id=3)
>>> BookInfo.objects.get(pk=3)
>>> BookInfo.objects.get(id=100)
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
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：
```python
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。
```python
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
```python
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。
```python
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
```python
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
```python
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
```python
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。
```python
BookInfo.objects.filter(bpub_date__year=1980)
```
例：查询1980年1月1日后发表的图书。
```python
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。
```python
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。
```python
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。
```python
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。
```python
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
```python
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。
```python
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。
```python
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：
```python
{'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。
```python
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
```python
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：
```python
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：
```python
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：
```python
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：
```python
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"
```python
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"
```python
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。
```python
HeroInfo.objects.filter(hbook__btitle='天龙八部')
```
查询图书阅读量大于30的所有英雄
```python
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**
```python
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
```python
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
```python
hero = HeroInfo.objects.get(id=13)
hero.delete()
```
- 模型类.objects.filter().delete()
```python
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
```python
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
```python
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
```python
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。
```python
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。
```python
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。
{{< admonition warning "注意" true >}}
不支持负数索引。
{{< /admonition >}}
**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。
```python
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
```python
#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
```python
class BookInfo(models.Model):
...
books = BookInfoManager()
```
- 使用方法
```python
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。
```python
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
```python
class BookInfo(models.Model):
...
books = BookInfoManager()
```
- 调用语法如下：
```python
book=BookInfo.books.create_book("abc",date(1980,1,1))
```