一、QuerySet对象
Django的ORM中存在查询集的概念。
查询集,也称查询结果集,即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(与列表类似,但不是简单的列表):
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。
1、可切片
可以使用Python 的切片语法来限制查询集记录的数目,它等同于SQL 的LIMIT 和OFFSET 子句 。
res = Book.objects.all()[:5] # limit 5
print(res) # <QuerySet [<Book: book1>, ..., <Book: book5>]>
res = Book.objects.all()[5:7] # LIMIT 2 OFFSET 5,偏移5所以从6开始,到7结束即limit 2
print(res) # <QuerySet [<Book: book6>, <Book: book7>]>
不支持负的索引(例如Book.objects.all()[-1])。
强调:不能把QuerySet单纯地当成python中的列表,它们还是有区别的。
2、可迭代
books = Book.objects.all()
for book in books:
print(book.name)
3、惰性查询
查询集 是惰性执行的 —— 创建查询集不会带来任何数据库的访问。你可以将过滤器保持一整天,直到查询集 需要求值时,Django 才会真正运行这个查询。
query_res = Book.objects.all() # 不会查询数据库,终端也并无sql日志打印
print(query_res) # 此时才会查询数据库,在开启sql日志功能后,可以在终端看到执行的原生sql
for book in query_res:
print(book.name) # 此时会再次查询数据库
一般来说,只有在“请求”查询集 的结果时才会到数据库中去获取它们。当你确实需要结果时,查询集 通过访问数据库来求值
4、缓存机制
每个查询集都包含一个缓存来最小化对数据库的访问。理解它是如何工作的将让你编写最高效的代码。
在一个新创建的查询集中,缓存为空。
当我们首次对查询集进行求值时--同时发生数据库查询 ,Django 将查询的结果保存到查询集的缓存中并返回明确请求的结果。接下来对该查询集 的求值将重用缓存的结果。
请牢记这个缓存行为,因为对查询集使用不当的话,它会坑你的。
例如,下面的两条语句查出的都是所有的书籍,但是每条都创建了新的查询集,然后各自对各自的查询集求值,这存在两大问题
• 1、相同的数据库查询将执行两次,显然倍增了你的数据库负载。
• 2、还有可能两个结果列表并不包含相同的数据库记录,因为在两次请求期间有可能有Article被添加进来或删除掉。
print([book.name for book in Book.objects.all()])
print([book.price for book in Book.objects.all()])
为了避免上述问题,只需保存查询集并重新使用它,如下
# 1、先保存结果集
query_res = Book.objects.all()
# 2、然后再对结果集进行求值
print([book.name for book in query_res]) # 首次对查询集求值,会查询数据库并缓存
print([book.price for book in query_res]) # 命中缓存,无需查询数据库
5、何时查询集不会被缓存?
1、只有在对查询集求值后才会缓存
如下操作都算是在对查询集求值,它们会使得全部的查询集被求值并填充到缓存中:
[book for book in query_res]
bool(query_res)
any_obj in query_res
list(query_res)
for obj in query_res:
print('哪怕只遍历一次,也算是对查询集求值了,会缓存Book.objects.all()的所有结果')
break
2、单纯的打印结果集不算是对查询集求值,所以不会被缓存,每次打印都会引发新的数据库查询
query_res = Book.objects.all()
print(query_res) # 查询数据库
print(query_res) # 查询数据库
3、使用切片或索引来限制查询集也不算是对查询集求值,所以也不会被缓存
query_res = Book.objects.all()
print(query_res[5]) # 查询数据库
print(query_res[3:5]) # 查询数据库
所以,我们可以先对查询集求值,缓存好数据之后再进行上述2和3的操作
query_res = Book.objects.all()
123 in query_res # 对查询集求值,会查询数据库并缓存
print(query_res) # 命中缓存
print(query_res[5]) # 命中缓存
print(query_res[3:5]) # 命中缓存
6、exists()与iterator()方法
简单的使用if语句进行判断也会完全执行整个queryset并且把数据放入cache,如下
query_res = Book.objects.all()
if query_res: # 查询数据库并缓存
print('ok')
print(query_res) # 命中缓存
若仅仅只需要判断是否存在数据,那么再把所有数据集合都查询回来缓存将会极大地降低效率,此时我们可以使用exists(),只拿回来一条来判断是否存在即可,需要拿所有,当然也不会缓存
query_res = Book.objects.all()
if query_res.exists(): # 查询数据库,但不缓存
# SELECT (1) AS `a` FROM `app01_book` LIMIT 1
print('ok')
print(query_res) # 无法命中任何缓存,需要再次查询数据库
当queryset非常巨大时,cache会成为问题。
处理成千上万的记录时,将它们一次装入内存是很浪费的。更糟糕的是,巨大的queryset可能会锁住系统 进程,让你的程序濒临崩溃。要避免在遍历数据的同时产生queryset cache,可以使用iterator()方法 来获取数据,iterator并不会产生缓存,处理完数据后就丢弃了,要想重新获取数据得重新拿到iterator(),如下所示。
books = Book.objects.all().iterator()
# iterator()可以一次只从数据库获取少量数据,这样可以节省内存
for obj in books:
print(obj.name)
#强调:再次遍历没有打印,因为迭代器已经在上一次遍历(next)到最后一次了,没得遍历了
for obj in books:
print(obj.name)
注意:使用iterator()方法来防止生成cache,意味着遍历同一个queryset时会重复执行查询。所以使用iterator()的时候要当心,确保你的代码在操作一个大的queryset时没有重复执行查询。
总结:
queryset的cache是用于减少程序对数据库的查询,在通常的使用下会保证只有在需要的时候才会查询数据库。 使用exists()和iterator()方法可以优化程序对内存的使用。不过,由于它们并不会生成queryset cache,可能 会造成额外的数据库查询。
二、跨表查询优化
select_related()
(1)简单使用
对于一对一字段(OneToOneField)和外键字段(ForeignKey),可以使用select_related 来对QuerySet进行优化,select_related底层就是链表操作
简单说,在对QuerySet使用select_related()函数后,Django会获取相应外键对应的对象,从而在之后需要的时候不必再查询数据库了,例如
res = Book.objects.all()
for obj in res:
print(obj.publish.name) # 每次执行该行代码都会触发新的sql执行,效率极低
"""
底层会先去book表里查出所有的书籍id
然后每次for循环都会拿着一个书籍的id去publish表里查到对应出版社的名字
"""
# 优化
res = Book.objects.select_related('publish')
for obj in res:
print(obj.publish.name)
"""
底层会先将Book与Publish对应的两张表连接成一张大表,然后一次性将大表的所有数据一次性封装给查询出来的对象
此时对象无论是点击book表的数据还是publish表的数据都无需再走额外的数据库查询了
"""
for obj in res:
print(obj.publish.city)
"""
第二次for循环直接使用上述缓存即可
"""
但需要注意的是:select_related()括号内只能放外键Foreignkey字段
因为一对多、一对一关系均使用ForeignKey,而多对多则不是,所以select_related不支持多对多关系,若想优化多对多的查询请看下一小节 (2)多外键查询
如果一个模型中存在多个ForeignKey字段
res = Book.objects.select_related("publish")
此时我们查询publish相关的时候,不会重复查询,如下
for obj in res:
print(obj.publish.name)
for obj in res:
print(obj.publish.city)
但如果我们查询的是Book内的其他ForeignKey字段,还是会重新查询
for obj in res:
print(obj.other_fk.attr)
# 解决方案就是
res = Book.objects.select_related("publish","other_fk")
或者使用django1.7之后支持的链式操作
res = Book.objects.select_related("publish").select_related("detail")
(2)深层查询
对于跨越了n张表的深层查询, 依然需要查询多次,例如下述代码依然需要重复查询两次
article=models.Article.objects.select_related("blog").get(nid=1)
print(article.blog.user.username) # 需要重复两次进行查询
这是因为第一次查询没有query到userInfo表,所以,修改如下:
article=models.Article.objects.select_related("blog__user").get(nid=1)
print(article.blog.user.username)
(3)总结
1、select_related主要针一对一和多对一关系进行优化。
2、select_related使用SQL的JOIN语句进行优化,通过减少SQL查询的次数来进行优化、提高性能。
3、可以通过可变长参数指定需要select_related的字段名。也可以通过使用双下划线“__”连接字段名来实现指定的递归查询。
4、没有指定的字段不会缓存,没有指定的深度不会缓存,如果要访问的话Django会再次进行SQL查询。
5、也可以通过depth参数指定递归的深度,Django会自动缓存指定深度内所有的字段。如果要访问指定深度外的字段,Django会再次进行SQL查询。
6、也接受无参数的调用,Django会尽可能深的递归查询所有的字段。但注意有Django递归的限制和性能的浪费。
7、Django >= 1.7,链式调用的select_related相当于使用可变长参数。Django < 1.7,链式调用会导致前边的select_related失效,只保留最后一个。
prefetch_related()
对于多对多字段(ManyToManyField)和一对多字段,可以使用prefetch_related()来进行优化,prefetch_related()的底层就是子查询,在使用时select_related与prefetch_related是没有差别的,但是底层是有差别的
针对一对多字段
# 效果与select_related()一样
res = Book.objects.prefetch_related('publish')
for obj in res:
print(obj.publish.name)
for obj in res:
print(obj.publish.city)
针对多对多字段
books = Book.objects.prefetch_related('authors') # 底层就是inner join
for book in books:
for author in book.authors.all():
print(book.name,author.name)
注意
链表与子查询的效率不一定谁高谁低
链表有可能遇到很多张表,连在一起,会在耗费很多时间在链表上
而子查询,每次都一张表,分多步运行,不需要链表,但步骤多了,有可能影响效率
通常情况下:
数据量少的话,建议用select_related
数据量比较多,建议用prefetch_related
三、only与defer
1、only
下例中,因为res是.all()得到的结果集合,所以obj.任意书籍对象自己的属性,均不再走数据库
res = Book.objects.all()
for obj in res:
print(obj.name) # 不走数据库查询
print(obj.price) # 不走数据库查询
因为上面是.all()所以拿到的结果集必然数据量大,如果我们只想要书的名字,可以使用.only()
res = Book.objects.only('name')
for obj in res:
print(obj.name) # .name不走数据库 .其他字段会重新走数据库查询
2、defer
defer与only刚好相反,除了defer指定的属性外,其他都不需要查数据库
res = Book.objects.defer('name')
for obj in res:
print(obj.price) # 除了.name之外,点出的属性都不需要走数据库
# print(res) # 打印res,会触发多条sql的执行来拿到所有的结果集,因为访问了除了name之外的属性
四、整体插入
创建对象时,尽可能使用bulk_create()来减少SQL查询的数量。例如:
Entry.objects.bulk_create([
Entry(headline="Python 3.0 Released"),
Entry(headline="Python 3.1 Planned")
])
...更优于:
Entry.objects.create(headline="Python 3.0 Released")
Entry.objects.create(headline="Python 3.1 Planned")
注意该方法有很多注意事项,所以确保它适用于你的情况。
这也可以用在ManyToManyFields中,所以:
my_band.members.add(me, my_friend)
...更优于:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-519198.html
my_band.members.add(me)
my_band.members.add(my_friend)
...其中Bands和Artists具有多对多关联。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-519198.html
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