Django Model高级特性

1、字段参数深度解析

1.1  null vs blank

• null：针对数据库层面，控制字段是否允许存储 NULL 值（默认 False）。  例：models.IntegerField(null=True) 表示数据库中该字段可以为 NULL。
  
• blank：针对表单验证层面（如 Admin 后台或 ModelForm），控制字段是否允许提交空值（默认 False）。例：models.CharField(blank=True) 表示表单提交时该字段可以为空字符串（数据库存储为 ""，而非 NULL）。
  

典型组合场景：

• 字符串类型（CharField、TextField）：通常用 blank=True 而非 null=True（避免数据库中同时存在 "" 和 NULL 两种“空”，逻辑混乱）。
  
• 数值/日期类型：若允许空，需 null=True（因为无法用空字符串表示数值空值）。
  

1. class Example(models.Model):
2.     name = models.CharField(max_length=50, blank=True)  # 表单可空，数据库存""
3.     age = models.IntegerField(null=True, blank=True)  # 表单可空，数据库存NULL

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1.2 choices

用于将字段值限制在预设的选项中，数据库存储实际值，显示时用对应标签，适用于状态、类型等固定选项场景。
语法：字段 = models.类型(choices=[(实际值, 显示标签), ...], ...)
示例：定义“订单状态”字段

1. class Order(models.Model):
2.     # 定义选项（通常用类属性维护，便于复用）
3.     STATUS_CHOICES = [
4.         ("PENDING", "待支付"),
5.         ("PAID", "已支付"),
6.         ("SHIPPED", "已发货"),
7.         ("COMPLETED", "已完成"),
8.     ]
9.     status = models.CharField(
10.         max_length=20,
11.         choices=STATUS_CHOICES,
12.         default="PENDING"  # 默认值
13.     )
15. # 使用：获取显示标签
16. order = Order.objects.get(id=1)
17. print(order.status)  # 输出实际值："PAID"
18. print(order.get_status_display())  # 输出显示标签："已支付"（Django自动生成的方法）

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1.3 unique 与 unique_together

• unique=True：单个字段值在表中唯一（如用户名、邮箱）。
  1. email = models.EmailField(unique=True)  # 邮箱不可重复

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• unique_together：多个字段组合唯一（元数据配置，适用于“联合唯一”场景，如“同一用户在同一日期只能创建一条记录”）。
  1. class UserRecord(models.Model):
  2.     user = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)
  3.     record_date = models.DateField()
  4.     content = models.TextField()
  6.     class Meta:
  7.         # 联合唯一：user + record_date 组合不可重复
  8.         unique_together = ["user", "record_date"]

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  注意：Django 1.11+ 推荐用 UniqueConstraint（更灵活，支持条件）替代 unique_together，在 Meta.constraints 中定义：

  1. class Meta:
  2. constraints = [
  3.      models.UniqueConstraint(
  4.          fields=["user", "record_date"],
  5.          name="unique_user_record_date"  # 约束名
  6.      )
  7. ]

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1.4 db_index

为高频查询字段添加索引，提升查询效率（索引会减慢写入速度，需合理使用）。

1. class Article(models.Model):
2.     title = models.CharField(max_length=100, db_index=True)  # 对标题建索引，加速按标题查询
3.     publish_time = models.DateTimeField(db_index=True)  # 对发布时间建索引，加速按时间排序/筛选

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1.5 validators

通过验证器函数对字段值进行自定义校验（如手机号格式、密码强度）。
示例：验证手机号为11位数字

1. from django.core.validators import RegexValidator
3. class UserProfile(models.Model):
4.     # 正则验证：11位数字
5.     phone = models.CharField(
6.         max_length=11,
7.         validators=[
8.             RegexValidator(
9.                 regex=r'^1[3-9]\d{9}$',
10.                 message="手机号必须是11位数字，且以13-19开头"
11.             )
12.         ]
13.     )

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验证触发时机：调用 model.full_clean() 时（如表单提交、手动验证）。
2、元数据（Meta）高级配置

class Meta 用于定义模型的元数据（非字段数据），控制表行为、排序、索引等，常用配置如下：
配置项作用示例db_table指定数据库表名（默认：app_label_模型名）db_table = "my_book"ordering默认排序规则（查询时自动应用）ordering = ["-publish_time", "title"]（按发布时间降序，再按标题升序）indexes定义复合索引（多字段联合索引）indexes = [models.Index(fields=["author", "price"])]abstract标记为抽象基类（不生成表，仅用于继承）abstract = Trueverbose_name模型单数显示名（Admin后台用）verbose_name = "文章"verbose_name_plural模型复数显示名（中文通常与单数相同）verbose_name_plural = "文章"default_related_name反向关联的默认名称（替代 related_name）若模型被多个外键关联，避免 related_name 冲突managed是否由Django迁移管理表（默认True）managed = False（用于映射已有表，不自动创建/删除）示例：完整的Meta配置

1. class Article(models.Model):
2.     title = models.CharField(max_length=100)
3.     author = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)
4.     publish_time = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
5.     read_count = models.IntegerField(default=0)
7.     class Meta:
8.         db_table = "article"  # 表名
9.         ordering = ["-publish_time"]  # 默认按发布时间降序
10.         verbose_name = "文章"
11.         verbose_name_plural = "文章"
12.         indexes = [
13.             # 对author和read_count建复合索引，加速“查询某作者的高阅读量文章”
14.             models.Index(fields=["author", "read_count"]),
15.         ]
16.         # 联合唯一：同一作者不能有相同标题的文章
17.         constraints = [
18.             models.UniqueConstraint(fields=["author", "title"], name="unique_author_title")
19.         ]

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3、查询集（QuerySet）高级操作与优化

Django 的 QuerySet 是查询结果的集合，支持链式调用和延迟加载（Lazy Loading），但不合理使用会导致性能问题（如 N+1 查询）。以下是关键优化技巧：
3.1 延迟加载与立即执行

• 延迟加载：QuerySet 创建时不执行 SQL，直到迭代、切片、序列化等操作时才执行（减少不必要的数据库请求）。
  1. qs = Book.objects.filter(author="张三")  # 未执行SQL
  2. for book in qs:  # 迭代时执行SQL
  3.     print(book.title)

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• 立即执行：通过 list() 或 len() 强制执行 SQL（谨慎使用，避免提前加载大量数据）。
  

3.2  select_related

优化一对一/外键（多对一）查询，正向查询
解决“查询主表时，关联表多次查询”的问题（N+1 问题），通过 SQL JOIN 一次性加载关联数据。
场景：查询书籍时，同时获取其关联的作者信息（外键关系）。

1. # 未优化：查询10本书，会执行1次Book查询 + 10次Author查询（N+1）
2. books = Book.objects.all()
3. for book in books:
4.     print(book.author.name)  # 每次访问author都会触发新查询
6. # 优化：用select_related一次性加载关联的Author
7. books = Book.objects.select_related("author").all()  # 仅1次JOIN查询
8. for book in books:
9.     print(book.author.name)  # 直接从内存获取，无额外查询

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3.3 prefetch_related

优化多对多/反向外键查询
针对多对多或反向一对多关系（无法用 JOIN 优化），通过 Python 层面合并查询结果，减少 SQL 次数。
场景：查询作者时，同时获取其所有书籍（反向外键，author.books.all()）。

1. # 未优化：查询10个作者，会执行1次Author查询 + 10次Book查询（N+1）
2. authors = Author.objects.all()
3. for author in authors:
4.     print(author.books.all())  # 每次访问books触发新查询
6. # 优化：用prefetch_related预加载关联的books
7. authors = Author.objects.prefetch_related("books").all()  # 2次查询（Author + Book）
8. for author in authors:
9.     print(author.books.all())  # 从内存获取，无额外查询

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高级用法：Prefetch 对象自定义预加载查询（如筛选关联数据）

1. from django.db.models import Prefetch
3. # 预加载作者的“已出版”书籍（过滤条件）
4. authors = Author.objects.prefetch_related(
5.     Prefetch(
6.         "books",
7.         queryset=Book.objects.filter(is_published=True),  # 筛选条件
8.         to_attr="published_books"  # 自定义属性名（替代默认的books）
9.     )
10. ).all()
12. for author in authors:
13.     print(author.published_books)  # 仅包含已出版的书籍

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3.4 只查询需要的字段：only 与 defer

• only(*fields)：仅加载指定字段（其他字段访问时会触发新查询）。
  
• defer(*fields)：延迟加载指定字段（仅在访问时查询）。
  

适用于只需部分字段的场景，减少数据传输量。

1. # 仅加载title和price字段（高效）
2. books = Book.objects.only("title", "price")
3. for book in books:
4.     print(book.title, book.price)  # 直接获取
5.     # print(book.author)  # 访问未指定字段，触发新查询
7. # 延迟加载description（大文本字段，默认不加载）
8. books = Book.objects.defer("description")
9. for book in books:
10.     print(book.title)  # 直接获取
11.     # print(book.description)  # 访问时才查询

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3.5 聚合与分组查询（aggregate 与 annotate）

• aggregate：对查询集进行聚合计算（如求和、平均值），返回字典结果。
  
• annotate：对每个对象添加聚合计算结果（分组聚合）。
  

示例：

1. from django.db.models import Sum, Avg, Count
3. # 1. 聚合：计算所有书籍的平均价格、总数量
4. result = Book.objects.aggregate(
5.     avg_price=Avg("price"),
6.     total=Count("id")
7. )
8. print(result)  # {'avg_price': 59.99, 'total': 100}
10. # 2. 分组聚合：计算每个作者的书籍数量
11. authors = Author.objects.annotate(
12.     book_count=Count("books")  # 按作者分组，统计其books数量
13. )
14. for author in authors:
15.     print(f"{author.name} 有 {author.book_count} 本书")

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4、模型继承

Django 支持三种模型继承方式，用于代码复用和逻辑抽象：
4.1 抽象基类（Abstract Base Classes）

• 定义一个基类，标记为 abstract=True，自身不生成数据库表，仅用于被子类继承。
  
• 子类会包含基类的所有字段。
  

示例：定义“时间戳”抽象基类（自动记录创建和更新时间）

1. class TimeStampedModel(models.Model):
2.     created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True, verbose_name="创建时间")
3.     updated_at = models.DateTimeField(auto_now=True, verbose_name="更新时间")
5.     class Meta:
6.         abstract = True  # 标记为抽象基类
8. # 子类继承：自动拥有created_at和updated_at字段
9. class Article(TimeStampedModel):
10.     title = models.CharField(max_length=100)
11.     content = models.TextField()
13. class Comment(TimeStampedModel):
14.     text = models.CharField(max_length=200)
15.     article = models.ForeignKey(Article, on_delete=models.CASCADE)

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4.2 多表继承（Multi-table Inheritance）

• 父类和子类各自生成数据库表，子类通过隐式的一对一外键关联父类。
  
• 适用于“子类是父类的特殊类型”场景（如“用户”和“超级用户”）。
  

示例：

1. class User(models.Model):
2.     name = models.CharField(max_length=50)
3.     email = models.EmailField()
5. # 多表继承：SuperUser是User的子类，会生成superuser表，包含user_ptr外键关联user表
6. class SuperUser(User):
7.     is_admin = models.BooleanField(default=True)
8.     permissions = models.TextField()
10. # 使用：
11. su = SuperUser.objects.create(name="admin", email="admin@example.com", permissions="all")
12. print(su.name)  # 访问父类字段
13. print(su.is_admin)  # 访问子类字段

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4.3 代理模型（Proxy Models）

• 不创建新表，仅为原模型创建“代理”，用于修改模型的行为（如默认排序、新增方法），不添加新字段。
  
• 适用于“同一数据，不同操作逻辑”场景（如“普通用户看到的订单”和“管理员看到的订单”）。
  

示例：为 Order 模型创建代理，修改默认排序和新增方法

1. class Order(models.Model):
2.     status = models.CharField(max_length=20)
3.     create_time = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
5. # 代理模型：不改变表结构，仅修改行为
6. class RecentOrder(Order):
7.     class Meta:
8.         proxy = True  # 标记为代理模型
9.         ordering = ["-create_time"]  # 默认按创建时间降序（仅代理生效）
11.     # 新增方法：筛选最近7天的订单
12.     @classmethod
13.     def recent_7days(cls):
14.         from django.utils import timezone
15.         seven_days_ago = timezone.now() - timezone.timedelta(days=7)
16.         return cls.objects.filter(create_time__gte=seven_days_ago)
18. # 使用：操作代理模型等同于操作原模型，但有自定义行为
19. recent_orders = RecentOrder.recent_7days()  # 调用自定义方法

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