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一、介绍
概念
对象关系映射（Object Relational Mapping，简称ORM）模式是一种为了解决面向对象与关系数据库存在的互不匹配的现象的基石.
简单的说，ORM时通过使用描述对象和数据库之间映射的元数据，将程序中的对象自动持久华到关系数据库中.
ORM在业务逻辑层和数据库层之间充当了桥梁的作用.
由来
让我们从O/R开始。字母O起源于"对象"(Object)，而R则来自于"关系"(Relational).
几乎所有的软件开发过程中都会涉及到对象和关系数据库。在用户层面和业务逻辑层面，我们是面向对象的。当对象的信息发生变化的时候，我们就需要把对象的信息保存在关系数据库中.
按照之前的方式来进行开发就会出现程序员会在自己的业务逻辑代码中存在很多杂乱的SQL语句用来增加、读取、修改、删除相关数据，而这些代码通常都是重复的.
优势
ROM解决的主要问题是对象和关系的映射，它通常把一个类和一个表一一对应，类的每个实例对应表中的一条记录，类的每个属性对应表中的每个字段.
ORM提供了对数据库的映射，不用直接编写SQL代码，只需像操作对象一样从数据库操作数据.
让软件开发人员专注于业务逻辑的处理，提高了开发效率
劣势
ROM的缺点是会在一定程度上牺牲程序的执行效率.
ORM用多了，SQL语句就不会写了，关系数据库相关技能退化...
总结
ORM只是一种工具，工具确实能解决一些重复的、简单的劳动，这是不可否认的.
但我们不能指望某个工具一劳永逸地解决所有问题，一些特殊问题还是需要特殊处理的.
但是在整个软件开发过程中需要特殊处理的情况应该是很少的，否则所谓的工具也就失去了它存在的意义.
二、Django中的ORM
Django项目使用MySQL
1. 在Django项目的settings.py文件中配置数据库连接信息：
DATABASES = {
'default': {
'ENGINE': 'django.db.backends.mysql', # 将后缀改为mysql
'NAME': "数据库名",
'HOST': "数据库IP",
'PORT': "端口",
'USER': "远程用户",
'PASSWORD': "远程用户密码",
}
}
2. 在与settings.py同级的__init__.py文件中添加如下代码，告诉Django使用pymysql模块连接MySQL数据库：
import pymysql
pymysql.install_as_MySQLdb()
Django默认使用的是MySQLdb，而MySQLdb是Python2.x版本的东东，我们使用的是Python3.x，所以要更改为pymysql。
Model
在Django中，model是你的数据的单一、明确的来源，它包含了你存储的数据的重要字段和行为。通常，一个模型(Model)映射到一个数据库表.
基本情况：
- 每个模型都是一个Python类，它是django.db.models.Model的子类
- 模型的每个属性都代表一个数据库字段
- 综上所述，Django为你提供了一个自动生成的数据库访问API，详见官方文档链接.
ORM与DB的关系：
快速入门
下面这个例子定义了一个Person模型，包含name和sex：
from django.db import models
class Person(models.Model):
name = models.CharField(max_length=24)
sex = models.CharField(max_length=24)
name和sex是模型的字段，每个字段被指定为一个属性，每个属性映射到一个数据库列.
上面的Person模型将会像下面这样创建一个数据库表：
create table myapp_person (
id serial not null primary key,
name varchar(24) not null,
sex varchar(24) not null
);
一些说明：
- 表名(myapp_person)是自动生成的，如果你要自定义表名，需要在model的Meta类中指定db_table参数，强烈建议使用小写表名，特别是使用MySQL作为后端数据库时.
- id字段是自动添加的，并且为主键。如果不想添加id或想要指定其它主键，只需在其中一个字段中指定AutoField(primary_key=True)即可。如果不想添加id列，可设置Field.primary_key.
- Django会根据配置文件中指定的数据库后端类型来生成相应的SQL语句.
- Django支持MySQL5.5及更高的版本.
三、ORM 常用字段和参数
常用字段
1. AutoField
int自增列，必须传入参数：primary_key=true
如果model中没有指定自增列，则会自动创建一个字段名为id的自增列.
2. IntegerField
整数类型(int).
有符号范围：-2147483648 ～ 2147483647；
无符号范围：0 ～ 4294967295.
示例：
# 设置性别: 1, 2为存的值; "男", "女"为显示的值.
sex = models.IntegerField(choices=((1, '男'), (2, '女')))
3. CharField
字符类型(varchar)，必须提供max_length参数.
max_length表示字符长度.
ForeignKey(Book, on_delete=models.CASCADE)
4. ForeignKey
用于创建外键
语法示例：
class Press(models.Model): # 出版社
p_name = models.CharField(max_length=24)
class Author(models.Model): # 作者
a_name = models.CharField(max_length=24)
class Book(models.Model): # 书籍
b_name = models.CharField(max_length=24)
class Relation(models.Model): # 书籍, 作者, 出版社对应关系
# 关联3个外键
book = models.ForeignKey(Book, on_delete=models.CASCADE)
author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)
press = models.ForeignKey(Press, on_delete=models.CASCADE)
创建后，会将外键字段名自动添加上"_id"后缀.
5. DateField
日期字段，日期格式：YYYY-MM-DD
相当于Python中的datetime.date()实例.
6. DateTimeField
日期时间字段，格式：YYYY-MM-DD HH:MM[:ss[.uuuuuu]][TZ]
相当于Python中的datetime.datetime()实例.
参数：
- auto_now_add：创建时间
- auto_now：修改时间
7. dalate()
删除
用法：
类名.objects.filter(字段名="条件").delete()
字段合集
AutoField(Field)
- int自增列，必须填入参数 primary_key=True
BigAutoField(AutoField)
- bigint自增列，必须填入参数 primary_key=True
注：当model中如果没有自增列，则自动会创建一个列名为id的列
from django.db import models
class UserInfo(models.Model):
# 自动创建一个列名为id的且为自增的整数列
username = models.CharField(max_length=32)
class Group(models.Model):
# 自定义自增列
nid = models.AutoField(primary_key=True)
name = models.CharField(max_length=32)
SmallIntegerField(IntegerField):
- 小整数 -32768 ～ 32767
PositiveSmallIntegerField(PositiveIntegerRelDbTypeMixin, IntegerField)
- 正小整数 0 ～ 32767
IntegerField(Field)
- 整数列(有符号的) -2147483648 ～ 2147483647
PositiveIntegerField(PositiveIntegerRelDbTypeMixin, IntegerField)
- 正整数 0 ～ 2147483647
BigIntegerField(IntegerField):
- 长整型(有符号的) -9223372036854775808 ～ 9223372036854775807
BooleanField(Field)
- 布尔值类型
NullBooleanField(Field):
- 可以为空的布尔值
CharField(Field)
- 字符类型
- 必须提供max_length参数， max_length表示字符长度
TextField(Field)
- 文本类型
EmailField(CharField)：
- 字符串类型，Django Admin以及ModelForm中提供验证机制
IPAddressField(Field)
- 字符串类型，Django Admin以及ModelForm中提供验证 IPV4 机制
GenericIPAddressField(Field)
- 字符串类型，Django Admin以及ModelForm中提供验证 Ipv4和Ipv6
- 参数：
protocol，用于指定Ipv4或Ipv6， 'both',"ipv4","ipv6"
unpack_ipv4， 如果指定为True，则输入::ffff:192.0.2.1时候，可解析为192.0.2.1，开启此功能，需要protocol="both"
URLField(CharField)
- 字符串类型，Django Admin以及ModelForm中提供验证 URL
SlugField(CharField)
- 字符串类型，Django Admin以及ModelForm中提供验证支持 字母、数字、下划线、连接符（减号）
CommaSeparatedIntegerField(CharField)
- 字符串类型，格式必须为逗号分割的数字
UUIDField(Field)
- 字符串类型，Django Admin以及ModelForm中提供对UUID格式的验证
FilePathField(Field)
- 字符串，Django Admin以及ModelForm中提供读取文件夹下文件的功能
- 参数：
path, 文件夹路径
match=None, 正则匹配
recursive=False, 递归下面的文件夹
allow_files=True, 允许文件
allow_folders=False, 允许文件夹
FileField(Field)
- 字符串，路径保存在数据库，文件上传到指定目录
- 参数：
upload_to = "" 上传文件的保存路径
storage = None 存储组件，默认django.core.files.storage.FileSystemStorage
ImageField(FileField)
- 字符串，路径保存在数据库，文件上传到指定目录
- 参数：
upload_to = "" 上传文件的保存路径
storage = None 存储组件，默认django.core.files.storage.FileSystemStorage
width_field=None, 上传图片的高度保存的数据库字段名（字符串）
height_field=None 上传图片的宽度保存的数据库字段名（字符串）
DateTimeField(DateField)
- 日期+时间格式 YYYY-MM-DD HH:MM[:ss[.uuuuuu]][TZ]
DateField(DateTimeCheckMixin, Field)
- 日期格式 YYYY-MM-DD
TimeField(DateTimeCheckMixin, Field)
- 时间格式 HH:MM[:ss[.uuuuuu]]
DurationField(Field)
- 长整数，时间间隔，数据库中按照bigint存储，ORM中获取的值为datetime.timedelta类型
FloatField(Field)
- 浮点型
DecimalField(Field)
- 10进制小数
- 参数：
max_digits，小数总长度
decimal_places，小数位长度
BinaryField(Field)
- 二进制类型
ORM字段与数据库字段对应关系
'AutoField': 'integer AUTO_INCREMENT',
'BigAutoField': 'bigint AUTO_INCREMENT',
'BinaryField': 'longblob',
'BooleanField': 'bool',
'CharField': 'varchar(%(max_length)s)',
'CommaSeparatedIntegerField':'varchar(%(max_length)s)',
'DateField': 'date',
'DateTimeField': 'datetime',
'DecimalField':'numeric(%(max_digits)s,%(decimal_places)s)',
'DurationField': 'bigint',
'FileField': 'varchar(%(max_length)s)',
'FilePathField': 'varchar(%(max_length)s)',
'FloatField': 'double precision',
'IntegerField': 'integer',
'BigIntegerField': 'bigint',
'IPAddressField': 'char(15)',
'GenericIPAddressField': 'char(39)',
'NullBooleanField': 'bool',
'OneToOneField': 'integer',
'PositiveIntegerField': 'integer UNSIGNED',
'PositiveSmallIntegerField': 'smallint UNSIGNED',
'SlugField': 'varchar(%(max_length)s)',
'SmallIntegerField': 'smallint',
'TextField': 'longtext',
'TimeField': 'time',
'UUIDField': 'char(32)',
自定义字段
from django.db import models
# 自定义字段类
class FixedCharField(models.Field):
"""自定义的char类型字段类"""
def __init__(self, max_length, *args, **kwargs):
self.max_length = max_length
super(FixedCharField, self).__init__(max_length=max_length, *args, **kwargs)
def db_type(self, connection):
"""限制生成数据库表的字段类型为char，长度为max_length指定的值"""
return 'char(%s)' % self.max_length
# 表结构类
class Class(models.Model):
varchar_type = models.CharField(max_length=32) # 自带的varchar类型
char_type = FixedCharField(max_length=32) # 自定义的char类型
上面的代码创建的表结构如下：
mysql> desc app01_class;
+--------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+--------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
| id | int(11) | NO | PRI | NULL | auto_increment |
| varchar_type | varchar(32) | NO | | NULL | |
| char_type | char(32) | NO | | NULL | |
+--------------+-------------+------+-----+---------+----------------+
3 rows in set (0.00 sec)
字段参数
1. null
指定某个字段可以为空
null是直接对数据库的操作，常与 blank=True 一块使用.
blank=True：允许ORM字段为空
2. unique
指定某个字段在该表中唯一
3. db_index
指定某个字段为索引
4. default
为某个字段设置默认值
5. DateField 与 DateTimefield
参数：
- auto_now_add：创建数据记录时，会把当前时间添加到数据库
- auto_now：每次更新数据记录的时候会更新该字段
四、关系字段
一对多 ForeignKey
外键类型在ORM中用来表示外键关联关系.
一般把ForeignKey字段设置在"一对多"中"多"的一方.
ForeignKey可以和其它表做关联关系，同时也可以和自身做关联关系.
字段参数
1. to
设置要关联的表
# 语法：
属性名 = models.FreignKey(to="类名")
2. to_field
设置要关联的字段
示例：
from django.db import models
class Test01(models.Model):
test01 = models.CharField(max_length=32, unique=True)
# 注意：外键的值必须唯一，所以写上 uniuqe=True
class Test02(models.Model):
# 关联Test01表的test01字段
test01 = models.ForeignKey(to='Test01', to_field='test01')
3. related_name
反向操作时使用的字段名，用于代替原反向查询时的"表名_set".
举例说明：
from django.db import models
class Department(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32)
class Employees(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32)
dep = models.ForeignKey(to='Department') # 外键
当我们要查询某个班级关联的所有学生（反向查询）时，我们会这么写：
models.Department.objects.first().employees_set.all()
当我们在ForeignKey字段中添加了参数related_name后，
dep = models.ForeignKey(to='Department', related_name='emps')
此时，我们要查询某个班级关联的所有学生（反向查询）时，我们会这么写：
models.Department.objects.first().emps.all()
4. related_query_name
反向查询操作时，使用的连接前缀，用于替换表名.
5. on_delete
当删除关联表中的数据时，当前表与其关联的行的行为.
- models.CASCADE： 默认值，删除关联数据时，被关联行也删除.
- models.DO_NOTHING： 删除关联数据时，引发错误IntegrityError
- models.PROTECT： 删除关联数据时，引发错误ProtectedError
- models.SET_NULL： 删除关联数据，与之关联的值设置为null（前提是FK字段需要设置为可空）
- models.SET_DEFAULT： 删除关联数据，与之关联的值设置为默认值（前提是FK字段需要设置默认值）
- models.SET： 删除关联数据时，与之关联的数据会被重新定义，可以定义为指定值，也可以定义为可执行对象的返回值，如下：
def func():
return 10
class Test(models.Model):
user = models.ForeignKey(
to='user',
# 可执行对象的返回值
on_delete=models.SET(func)
)
6. db_constraint
是否在数据库中创建外键约束，默认为True.
一对一 OneToOneField
一对一字段通常用来扩展已有字段
一对一的关联关系多用在：当一张表的不同字段查询频率差距过大的情况下，将原本可以存储在一张表中的字段拆开放置在两张表中，然后将两张表建立一对一的关联关系
示例：
class Author(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32)
info = models.OneToOneField(to='AuthorInfo') # 一对一
class AuthorInfo(models.Model):
phone = models.CharField(max_length=11)
email = models.EmailField()
字段参数
1. to
设置要关联的表
2. to_field
设置要关联的表的字段
3. on_delete
同ForeignKey字段
多对多 ManyToManyField
用于表示多对多的关联关系.
会在数据库中创建第三张表.
通过第三张表来建立多对多的关联关系.
字段参数
1. to
设置要关联的表
2. related_name
同ForeignKey字段
反向操作时，使用的字段名，用于代替原反向查询时的"表名_set"
3. related_query_name
同ForeignKey字段
反向查询操作时，使用的连接前缀，用于替换表名.
4. symmetrical
指定内部是否创建反向操作的字段，默认为True.
举例说明：
class Dep(models.Model): # 部门
name = models.CharField(max_length=32)
class Emp(models.Model): # 员工
name = models.CharField(max_length=32)
dep = models.ManyToManyField(to='Dep') # 未创建反向操作字段
# 此时，Emp对象没有person_set属性，不可反向查询
class Dep(models.Model): # 部门
name = models.CharField(max_length=32)
class Emp(models.Model): # 员工
name = models.CharField(max_length=32)
dep = models.ManyToManyField(to='Dep', symmetrical=False) # 创建反向操作字段
# 此时，Emp对象就可以使用person_set属性进行反向查询.
5. through
在使用ManyToManyField字段时，Django会自动生成一张表来管理多对多的关联关系.
通过使用此参数，我们可以手动创建第三张表来管理多对多关系.
6. through_fields
设置要关联的表的字段
语法：
through_fields(field1, field2)
# field1：指定ManyToManyField的模型外键的名
# field2：指定关联目标模型的外键名
7. db_table
默认创建第三张表时，数据库中表的名称.
多对多关系的三种方式
自行创建第三张表
from django.db import models
class Book(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32, verbose_name="书籍名称")
class Author(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32, verbose_name="作者姓名")
# 自行创建第三张表，分别通过外键关联书和作者
class Author2Book(models.Model):
author = models.ForeignKey(to='Author')
book = models.ForeignKey(to='Book')
class Meta:
unique_together = ('author', 'book')
通过ManyToManyField自动创建第三张表
from django.db import models
class Book(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32, verbose_name="书籍名称")
# 通过ORM自带的ManyToManyField自动创建第三张表
class Author(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32, verbose_name="作者姓名")
books = models.ManyToManyField(to='Book', related_name='authors')
设置ManyToManyField并指定自行创建的第三张表
from django.db import models
class Book(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32, verbose_name="书籍名称")
# 自己创建第三张表，并通过ManyToManyField指定关联
class Author(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32, verbose_name="作者姓名")
books = models.ManyToManyField(to='Book', through='Author2Book', through_fields=('author', 'book'))
# through_fields接收一个2元组('field1', 'field2')
# 其中field1指定定义ManyToManyField的模型外键的名(author)
# field2是关联目标模型的外键名(book)
class Author2Book(models.Model):
author = models.ForeignKey(to='Author')
book = models.ForeignKey(to='Book')
class Meta:
unique_together = ('author', 'book')
注意：
当我们需要在第三张关系表中存储额外的字段时，就得使用第三种方式.
但是当我们使用第三种方式创建多对多关联关系时，就无法使用set、add、remove、clear方法来管理多对多的关系了，需要通过第三张表的model来管理多对多关系.
元消息
ORM对应的类里面包含另一个Meta类，而Meta类封装了一些数据库的消息。主要字段如下：
- db_table： ORM在数据库中的表名默认为app_类名，通过db_table可重写表名.
- index_together： 联合索引
- unique_together： 联合唯一索引
- ordering： 指定默认按什么字段排序，只有设置了该属性，我们查询到的结果才可以被reverse().
更多操作请见：【Django】ORM操作#2