一、Django模型层之ORM介绍

使用Django框架开发web应用的过程中，不可避免地会涉及到数据的管理操作（增、删、改、查），而一旦谈到数据的管理操作，就需要用到数据库管理软件，例如mysql、oracle、Microsoft SQL Server等。

如果应用程序需要操作数据（比如将用户注册信息永久存放起来），那么我们需要在应用程序中编写原生sql语句，然后使用pymysql模块远程操作mysql数据

针对应用程序的数据操作，直接编写原生sql语句会存在两方面的问题，严重影响开发效率，如下

#1. sql语句的执行效率问题：应用开发程序员需要耗费一大部分精力去优化sql语句
#2. 数据库迁移问题：针对mysql开发的sql语句无法直接应用到oracle数据库上，一旦需要迁移数据库，便需要考虑跨平台问题

 为了解决上述问题，django引入了ORM的概念，ORM全称Object Relational Mapping，即对象关系映射，是在pymysq之上又进行了一层封装，对于数据的操作，我们无需再去编写原生sql，取代代之的是基于面向对象的思想去编写类、对象、调用相应的方法等，ORM会将其转换/映射成原生SQL然后交给pymysql执行

基于图2所示，有了ORM框架，开发人员既不用再去考虑原生SQL的优化问题，也不用考虑数据库迁移的问题，ORM都帮我们做了优化且支持多种数据库，这极大地提升了我们的开发效率

二、ORM的使用之模型

在django的ORM框架中，继承自django.db.models.Model的类称之为模型类，或简称模型。

一个模型是关于你的数据，唯一的、决定性的信息源、它包含存储数据的基本字段和方法。

通常，每个模型都映射到一个数据库表。模型中的属性对应数据库表的字段

如下所示：原生SQL与ORM的模型对应关系

三、ORM的使用之数据库迁移

1、创建模型

数据来源于数据库的表，而ORM的模型类对应数据库表，所以若我们想操作数据，必须先创建模型。

# 创建django项目，新建名为app01的app，在app01的models.py中创建模型
class Employee(models.Model):  # 必须是models.Model的子类
    id=models.AutoField(primary_key=True)

    name=models.CharField(max_length=16)

    gender=models.BooleanField(default=1)

    birth=models.DateField()

    department=models.CharField(max_length=30)

    salary=models.DecimalField(max_digits=10,decimal_places=1)

2、 配置settings.py

1.注册应用

但凡涉及到数据库同步操作的应用，都需要事先在settings.py的INSTALLED_APPS中完成注册

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    
    # django2.x+版本
    'app01.apps.App01Config', # 如果默认已经添加了，则无需重复添加
    # 'app02.apps.App02Config', # 若有新增的app，按照规律依次添加即可
    
    # django1.x版本
    'app01',  # 直接写应用名字
    # 'app02'
]

2.配置后端数据库

django的orm支持多种数据库（如PostgreSQL、MySQL、SQLite、Oracle等），如果想将上述模型转为mysql数据库中的表，需要settings.py中配置DATABASES，如下

# 删除\注释掉原来的DATABASES配置项，新增下述配置
DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql', # 使用mysql数据库
        'NAME': 'db1',          # 要连接的数据库
        'USER': 'root',         # 链接数据库的用于名
        'PASSWORD': '',         # 链接数据库的用于名                  
        'HOST': '127.0.0.1',    # mysql服务监听的ip  
        'PORT': 3306,           # mysql服务监听的端口  
        'ATOMIC_REQUEST': True, #设置为True代表同一个http请求所对应的所有sql都放在一个事务中执行 
                                #(要么所有都成功，要么所有都失败)，这是全局性的配置，如果要对某个
                                #http请求放水（然后自定义事务），可以用non_atomic_requests修饰器 
        "AUTOCOMMIT":False, #全局取消自动提交，慎用
        'OPTIONS': {
            "init_command": "SET storage_engine=INNODB", #设置创建表的存储引擎为INNODB
            'isolation_level': "read committed",  # 默认为RC，可以设置成其他级别（详见下面解释）
        }
    }
}

"""
=================================》额外补充：
当运行并发负载时，来自不同会话的数据库事务（例如，处理不同请求的单独线程）可能会相互交互。 这些交互受每个会话的事务隔离级别的影响。 您可以在DATABASES中的数据库配置的OPTIONS部分中使用'isolation_level'条目设置连接的隔离级别。 此条目的有效值是四个标准隔离级别：

'read uncommitted'
'read committed'
'repeatable read'
'serializable'
或None来使用服务器配置的隔离级别。 
然而，Django最好使用read committed而不是MySQL的默认值repeatable read。 repeatable read可能导致数据丢失。
"""

强调！！！：在链接mysql数据库前，必须事先创建好数据库

mysql> create database db1; # 数据库名必须与settings.py中指定的名字对应上

3.配置日志

如果想打印orm转换过程中的sql，需要在settings中进行配置日志：

LOGGING = {
    'version': 1,
    'disable_existing_loggers': False,
    'handlers': {
        'console':{
            'level':'DEBUG',
            'class':'logging.StreamHandler',
        },
    },
    'loggers': {
        'django.db.backends': {
            'handlers': ['console'],
            'propagate': True,
            'level':'DEBUG',
        },
    }
}

首先执行下述命令来创建一个迁移

3、mysqlclient安装与兼容性问题

$ python manage.py makemigrations

会抛出异常

......
    raise ImproperlyConfigured(
django.core.exceptions.ImproperlyConfigured: Error loading MySQLdb module.
Did you install mysqlclient?

提示我们需要事先安装好mysqlclient，并且默认加载的mysqlclient是模块MySQLdb，需要安装MySQL-python，但目前python官方第三库中最新版MySQLdb 1.2.5对python解释器以及MySQL Server的支持如下，并不支持python3.0+

• 对Python解释器的支持

– CPython : 支持2.4到2.7

– PyPy（用python实现的python解释器） : 支持到最新版本

• 对MySQL Server的支持

– 3.23=< MySQL <= 5.5

为此，有人在github中创建了一个MySQLdb1分支 来支持Cpython3.0+解释器，可以参照官网进行安装mysqlclient · PyPI

除了使用MySQLdb作为MySQLclient之外，我们还有可以使用pymysql

• Python解释器支持:

– CPython : 2.7 and >= 3.5

– PyPy : Latest version

• MySQL Server支持:

– MySQL >= 5.5

– MariaDB >= 5.5

比起前者，pymysql直接支持Cpython3.0+，安装简单

pip3 install pymysql

但是因为Django默认加载的MySQLclient是MySQLdb，所以需要作出修改

此时重新执行python manage.py makemigrations仍会抛出异常

......    
    File "/Users/liyang/PycharmProjects/egon_test/venv-3.8/lib/python3.8/site-packages/django/db/backends/mysql/base.py", line 37, in <module>
    raise ImproperlyConfigured('mysqlclient 1.3.13 or newer is required; you have %s.' % Database.__version__)
django.core.exceptions.ImproperlyConfigured: mysqlclient 1.3.13 or newer is required; you have 0.9.3.

需要根据上述异常提示的文件base.py路径打开文件，注释下述两行
 

if version < (1, 3, 13):
    raise ImproperlyConfigured('mysqlclient 1.3.13 or newer is required; you have %s.' % Database.__version__)

如果重新执行makemigrations命令，扔抛出异常

......
    File “xxx\lib\site-packages\django\db\backends\mysql\operations.py”, line 146, in last_executed_query
query = query.decode(errors=‘replace’)
AttributeError: ‘str’ object has no attribute ‘decode’

需要根据上述异常提示的operations.py文件路径打开文件，把146行的decode修改为encode

ps：PyPI(Python Package Index)是Python官方的第三方库，所有人都可以下载或上传Python库到PyPI。可以访问PyPI · The Python Package Index，自行查看各个库的版本支持,

4、数据库迁移命令

最后在命令行中执行两条数据库迁移命令，即可在指定的数据库db1中创建表 ：

$ python manage.py makemigrations
$ python manage.py migrate

# 注意：
# 1、makemigrations只是生成一个数据库迁移记录的文件，而migrate才是将更改真正提交到数据库执行
# 2、数据库迁移记录的文件存放于app01下的migrations文件夹里
# 3、了解：
如果要给迁移一个有意义的名称而不是生成的名称，则可以使用makemigrations --name选项：
python manage.py makemigrations --name xx app01 # 会在migrations目录下生成迁移文件0001_xx.py

python3 manage.py sqlmigrate app01 0001_xx  # 展示迁移的sql语句
python manage.py showmigrations # 项目的迁移及其状态。

注意：当我们直接去数据库里查看生成的表时，会发现数据库中的表与orm规定的并不一致，这完全是正常的，事实上，orm的字段约束就是不会全部体现在数据库的表中，比如我们为字段gender设置的默认值default=1，去数据库中查看会发现该字段的default部分为null

mysql> desc app01_employee; # 数据库中标签前会带有前缀app01_
+------------+---------------+------+-----+---------+----------------+
| Field      | Type          | Null | Key | Default | Extra          |
+------------+---------------+------+-----+---------+----------------+
| id         | int(11)       | NO   | PRI | NULL    | auto_increment |
| name       | varchar(16)   | NO   |     | NULL    |                |
| gender     | tinyint(1)    | NO   |     | NULL    |                |
| birth      | date          | NO   |     | NULL    |                |
| department | varchar(30)   | NO   |     | NULL    |                |
| salary     | decimal(10,1) | NO   |     | NULL    |                |
+------------+---------------+------+-----+---------+----------------+

,虽然数据库没有增加默认值,但是我们在使用orm插入值时，完全为gender字段插入空，orm会按照自己的约束将空转换成默认值后，再提交给数据库执行

5、模型字段的增、删、改

在表生成之后，如果需要增加、删除、修改表中字段，需要这么做

# 一：增加字段
#1.1、在模型类Employee里直接新增字段，强调：对于orm来说，新增的字段必须用default指定默认值
publish = models.CharField(max_length=12,default='人民出版社',null=True)
#1.2、重新执行那两条数据库迁移命令


# 二：删除字段
#2.1 直接注释掉字段
#2.2 重新执行那两条数据库迁移命令

# 三：修改字段
#2.1 将模型类中字段修改
#2.2 重新执行那两条数据库迁移命令

6、加载django配置

在开发django项目时，如果我们想跳过django的启动与操作流程，只测试某一部分的代码的功能，需要首先引入django的配置环境才可以

在任意路径下新建一个py文件（文件名任意），内容如下

import sys
import os
import django

# 1、将项目的根目录填入环境变量
BASE_DIR = os.path.dirname(传入项目所在的根目录)
sys.path.append(BASE_DIR)

# 2、引入项目的配置环境，然后无需启动django项目就可以使用其配置环境了
os.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE', '项目名.settings')
django.setup()

# 可以将上述代码粘贴进交互式环境，直接在交互式环境测试

if __name__ == "__main__":
	# 编写测试代码，直接运行本文件即可
    from app01.models import Employee

    all = Employee.objects.all().values()
    print(all)

四、基本使用简介

增加一条记录

obj=Employee(name="ly",gender=0,birth='1997-01-27',department="财务部",salary=100.1)
obj.save()

查询记录

obj = Employee.objects.filter(name="ly").first()  # 查询所有名字为ly的记录并取第一条
print(obj.id, obj.name, obj.birth)  # 输出1 Egon 1997-01-27

 修改记录

Employee.objects.filter(name="ly").update(name="LY") # 过滤出所有名字为ly的记录并将name字段改成大写LY

删除记录

Employee.objects.filter(name="LY").delete() # 过滤出所有名字为LY的记录并删除

五、orm简单示例

定一个Person模型，有两个属性first_name与last_name

from django.db import models

class Person(models.Model):
    first_name = models.CharField(max_length=30)
    last_name = models.CharField(max_length=30)

first_name与last_name是这个模型的字段，每个字段都被指定为类属性，每个属性都映射到数据库列。

上面的Person模型将创建如下一个数据库表

CREATE TABLE myapp_person (
    "id" serial NOT NULL PRIMARY KEY,
    "first_name" varchar(30) NOT NULL,
    "last_name" varchar(30) NOT NULL
);

一些注意事项：

1、数据库中生成的表会加上"app名_"作为前缀，如myapp_persion，也可以重新为别的名称，详见第四节 2、会自动添加一个id字段作为主键字段，但也可以重写此行为，详见第3.3小节 3、本例中的CREATE TABLE SQL是使用PostgreSQL语法格式化的，但值得注意的是Django使用的SQL是根据设置文件中指定的数据库后端定制

六、使用模型

一旦你定义了模型，你就需要告诉djano你将要使用这些模型。如何做到呢？ 需要通过编辑配置文件settings.py，在配置项INSTALLED_APPS注册你包含模型文件 models.py所在的app

例如，如果你的app的模型在myapp.models里，INSTALLED_APPS配置如下

INSTALLED_APPS = [
    #...
    'myapp',
    #...
]

然后运行命令

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

Django 提供了基于 web 的管理工具用来管理我们的模型。如何使用呢

• 1、通常我们在生成项目时就会在 urls.py 中自动设置好，如下

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
]

• 2、启动Django ，管理工具就可以运行了，在浏览器中访问 http://127.0.0.1:8000/admin/，得到如下界面：

• 3、你可以通过命令 python manage.py createsuperuser 来创建超级用户，如下所示：

# python manage.py createsuperuser
Username (leave blank to use 'root'): egon
Email address: admin@runoob.com
Password:
Password (again):
Superuser created successfully.

之后输入用户名密码登录，界面如下：

• 4、为了让 admin 界面管理某个数据模型，我们需要先注册该数据模型到 admin。比如，我们之前在 app01/models.py中已经创建了模型 Person 。修改 app01/admin.py:

from django.contrib import admin

# Register your models here.

from app01.models import Person
admin.site.register(Person)

刷新页面即可看到Person数据表,可以在模型类中新增str方法来控制记录的显示内容。