Model层QuerySet的使用

1、QuerySet的概念

Django算是标准的MVC框架，虽然因为他的模板以及view的概念有时候被大家戏称“MTV”的开发模式，但是道理都是一样的。Model作为MVC模式中的基础层（也可以称为数据层），负责为整个系统提供数据。因此我们先了解下它是如何提供数据的：

在Model层中，Django通过给Model增加一个objects属性来提供数据操作的接口。

比如：我们以一个博客网站文章查询为例子，如果我们想要查询所有文章的数据，那我们可以这么写：

Post.objects.all()

这样我们就能拿到一个QuerySet的对象。这个对象包含了我们需要的数据，但是注意只有当我们用到它时才会去数据库查询

这时候可能会有点奇怪？为啥不是我在执行**Post.objects.all()**的时候就直接查询呢？

其原因是QuerySet对象要支持链式操作。如果每次执行都要查询数据库的话，会存在性能问题，因为有时候可能你就没用到你执行的代码。

举个例子：

posts = Post.objects.all()
result  = posts.filter(status=1)

那么如果这条语句要立即执行的话就会产生两次的SQL查询并且两次查询存在重复数据。当然相信一般情况下大家也不会这么写。

因此，Django的QuerrySet其实在本质上就是一个懒加载对象，上面两句代码执行后不会产生数据库查询操作，只会返回一个QuerySet对象，等你真正用到他的时候它才会去执行查询。

posts = Post.objects.all()  # 返回一个QuerySet对象并赋值给posts;
result  = posts.filter(status=1)  # 继续返回一个QuerySet对象并且赋值给result;print(result)  # 此时会根据上面的两个条件执行数据查询操作，对应的SQL查询语句为：SELECT * FROM blog_post where status=1;

在我们理解了QuerySet对象的懒加载后，可以帮助我们在日常开发中提升我们的系统性能；

另外，上面我们也说到了链式调用，这个又是什么概念？

posts = Post.objects.filter(status=1).filter(category=2).filter(title_icontains='test')

相信看了以上的代码你就豁然开朗了，这就是链式调用，在每个函数（或者方法）的执行结果上可以继续调用同样的方法，因为每个函数的返回值都是他自己，也就是QuerySet。

2、常用的QuerySet接口

2.1、支持链式调用的接口

all接口，相当于SELECT * FROM table_name 语句用于查询所有数据
filter接口，顾名思义，根据条件顾虑，常用的条件基本上是字段等于、不等于、大于、小于。当然，还有其他的，比如能改成产生LIKE查询的：Model.objects.filter(content_contains=“条件”)
exclude接口，同filter，只是相反的逻辑。
reverse接口，把QuerySet中的结果倒序排列。
distinct接口，用来进行去重查询，产生 SELECT DISTINCT 这样的SQL查询
none接口，返回空的QuerySet。

2.2、不支持链式调用的接口

不支持链式调用，即返回值不是QuerySet的接口，具体如下：

get接口，比如：Post.objects.get(id=1)这个语句就是来查询id为1的文章；如果文章存在则直接返回对应的post实例，如果不存在则抛出DoesNotExist异常。所一般情况下我们会这莫写：

try:post = Post.objetcs.get(id=1)
except Post.DoesNotExist:# 做异常情况处理

create接口，用来直接创建一个model对象，eg：post = Post.objects.create(title=“django”)
get_or_create接口，根据条件查找，如果没查找到就调用create创建。
update_or_create接口，同get_or_create，只是用来做更新操作。
count接口，用于返回QuerySet有多少条记录，相当于 SELECT COUNT(*) FROM table_name
lastest接口，用于返回最新的一条记录，但是需要在Model中的Meta
中定义：get_latest_by = <用来排序的字段>
earliest接口，同上，返回最早的一条记录
first接口，从当前的QuerySet记录中获取第一条，
last接口，同上，获取最后一条。
exists接口，返回True或者False，在数据库层面执行 SELECT (1) AS “a” FROM table_name LIMIT 1的查询，如果只是需要判断QuerySet是否有数据，用这个接口最合适不过，不要用count或者len(QuerySet)的方式来做判断，这样可以减少一次DB查询请求。
bulk_create 接口，同create，用来批量创建记录
in_bluk 接口，批量查询，接受两个参数 id_list 和 filed_name。可以通过Post.objects.in_bluk([1,2,3])查询出id为1，2，3的数据，返回结果是字典类型，字典类型的key为查询条件。返回结果示例：{1: <Post 实例 1>， 2：<Post案例2>， 3：<Post案例3>}.
update接口，用来根据条件批量更新记录，比如：Post.objects.filter(owner_name=‘django’).update(title=‘测试更新’)。
delete接口，同update，这个接口是用来根据条件批量删除记录。需要注意的是，update和delete都会出发django的signal
values接口，当我们明确知道只需要返回某个字段的值，不需要Model实例时，可以使用它，用法如下：

title_list = Post.objects.filter(category_id=1).values('title')
# 返回结果包含dict的，QuerySet， 类似这样：<QuerySet[{'title':xxxx},]>

values_list接口，同values，但是直接返回的是包含tuple的QuerySet：

title_list = Post.objects.filter(category=1).values_list('title')
#返回结果类似：<QuerySet[（'标题',）]>

如果只是一个字段的话，可以通过增加 flat=True 参数，便于我们后面的处理：

title_list = Post.objects.filter(category=1).values_list('title',flat=True)
for title in title_list:print(title)

3、进阶接口

在优化django项目时，优先考虑这几种接口的用法。

defer 接口，把不需要展示的字段做延时加载，比如说：需要获取文章中除了正文外的其他字段，就可以通过posts = Post.object.all().defer(‘content’),这样拿到的记录中就不会包含content部分，但是当我们需要用到这个字段时，在使用时会去加载。下面还是通过代码演示：

posts = Post.objects.all().defer('content')
for post in posts:   # 此时会执行数据库查询print(post.content)  # 此时会执行数据查询，获取到content

当不想某个过大的字段时（如text类型的字段），会使用defer，但是上面的演示代码会产生N+1查询问题，在实际使用一定要注意！

注意：上面的代码是一个不太典型的N+1查询问题，一般情况下，由外键查询产生的N+1查询问题比较多，即一条查询请求返回N条数据，当我们操作数据时，又会产生额外的请求。这就是N+1问题，所有的orm框架都存在这样的问题。

only接口。同defer接口刚好相反，如果只是想获取到所有的title记录，就可以使用only，只获取title的内容，其他值在获取时会产生额外的查询。
select_related接口，这就是用来解决外键产生的N+1解决方案，我们先来看看什么情况下会产生这个问题：

posts = Post.objects.all()
for post in posts:  # 产生数据库查询print(post.owner)  # 产生额外的数据库查询

代码同上类似，只是这里用的是owner

他的解决办法就是用select_related接口：

posts = Post.objects.all().select_related('category')
for post in posts:  # 产生数据库查询,category一块跟着查询print(post.category)  # 产生额外的数据库查询

prefetch_related接口，针对多对多关系，比如，post和tag关系可以通过这种方式来避免：

posts = Post.objects.all().prefetch_related('tag')
for post in posts:print(post.tag.all())

4、常用的字段查询

这里我们把django常用的关键字查询列一下，更多的还是要查询django文档。

contains:包含，用来进行相似查询
icontains:同contains，只是忽略大小写
exact:精确匹配
iexact:同exact，忽略大小写
in:指定某个集合，比如：Post.objetcs.filter(id_in=[1,2,3]),相当于SELECT * FROM blog_post WHERE IN (1,2,3);。
gt:大于某个值
gte:大于等于某个值
lt:小于某个值
lte:小于等于某个值
startswith:以某个字符串开头，与contains类似，只是会产生LIKE '<关键字>%'这样的SQL
istartswith:同startswith，忽略大小写
endswith:以某个字符串结尾，
iendswith:同上，忽略大小写
range:范围查询，多用于时间范围，如：

Post.objects.filter(created_time_range=('2021-05-11','2022-09-21'))
会产生这样的查询：
SELECT ... WHERE created_time BETWEEN '2021-05-11' AND '2022-09-21';

关于日期查询的还有很多，比如：date、year、month等，具体等需要时查看文档即可。

5、进阶查询

F，F表达式常用来执行数据库层面的计算，从而避免出现竞争状态。就比如需要处理每篇文章的访问量，假设存在post.pv这样的字段，当有用户访问时，我们对其加1：

post = Post.objects.get(id=1)
post.pv = post.pv + 1
post.save()

这在多线程情况下会出现问题，其执行逻辑是先获取到当前的pv值，然后将其加1后赋值给post.pv，最后保存。如果多个线程同时执行了post = Post.objects.get(id=1),那么每个线程里的post.pv值都是一样的，执行完加1和保存后，相当于只执行了一个加1，而不是多个。

其原因在于我们把数据拿到python中转了一圈，然后保存到数据库中。这时通过F表达式就可以方便的解决这个问题：

from django.db.models import F
post = Post.objetcs.get(id=1)
post.pv = F('pv') + 1
post.save()

这种方式最终会产生类似这样的SQL语句：UPDATE blog_post SET pv + 1 WHERE ID = 1。他在数据库层面执行原子性操作。

Q，Q表达式就是用来解决OR查询的，可以这末用：

from django.db.models import Q
post.objects.filter(Q(id=1) | Q(id=2))

或者进行AND查询：

post.objects.filter(Q(id=1) & Q(id=2))

Count,用来做聚合查询，比如想得到某个分类下有多少篇文章？简单的做法就是：

category = Category.objects.get(id=1)
posts_count = category.post_set.count()

Sum, 同Count类似，只是它是用来做合计的。比如想要统计目前所有文章加起来的访问量有多少，可以这么做：

from django.db.models import Sum
Post.objects.aggregate(all_pv=Sum('pv'))
# 输出类似结果：{'all_pv':487}

上面演示了QuerySet的aggregate的用法，用来给QuerySet直接计算结果。

除了Count和Sum外，还有Avg，Min和Max等表达式，均用来满足我们对SQL查询的需求

6、总结

通过上面一系列的介绍，你应该对QuerrySet有了基本的了解。其实简单来说，就是django的ORM为了达到和SQL一样的表达能力，给我们提供了各种各样的接口！

因此，QuerrySet的作用其实就是帮助我们更好的和数据库打交道！

写了半天，真的累死，完全手敲，西巴！

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