Django中ORM基本应用与原理解析

什么是ORM

ORM(Object-relational mapping)，即对象关系映射，是一种程序设计技术，用于实现面向对象编程语言里不同类型系统的数据之间的转换（ORM技术对应的是关系型数据库）。简单来说，ORM就是一种通过操作对象而非数据库表来操作数据库的技术。

Django的ORM是关系型数据库操作的一个工具，它将Python类与数据库中的表建立映射关系，并提供了大量的方法来对数据库进行操作。

Django ORM的基本应用

连接数据库

在使用Django ORM之前，首先需要在settings.py文件中配置连接数据库的信息。

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql', # 数据库引擎
        'NAME': 'database_name', # 数据库名称
        'USER': 'username', # 数据库用户名
        'PASSWORD': 'password', # 数据库密码
        'HOST': '127.0.0.1', # 数据库主机
        'PORT': '3306', # 数据库端口号
    }
}

以上配置了连接mysql数据库的信息，其他数据库引擎的配置方式也类似。

创建模型类

在Django中，每个模型类对应着一个数据库表，通过定义模型类中的字段和方法，我们可以对数据库进行增删改查操作。

假设有一个“用户”表，包含id、name、age三个字段，则可以通过以下方式定义模型类User：

from django.db import models

class User(models.Model):
    id = models.AutoField(primary_key=True)
    name = models.CharField(max_length=30)
    age = models.IntegerField()

其中，models.Model是一个基类，代表了一个表格，而id、name、age等字段则是该表格中的字段。

数据库操作

插入数据

通过创建模型类之后，可以使用模型类的对象来操作数据表。

user = User(name='张三', age=18)
user.save()

以上代码创建了一个User对象，并插入数据库。

也可以通过create()方法直接创建一个对象并插入数据库：

User.objects.create(name='李四', age=20)

查询数据

查询数据可以使用filter()方法，示例：

users = User.objects.filter(name__contains='张')

以上代码查询了所有name中包含“张”的用户。

另外，还有get()方法可以查询单条数据，示例：

user = User.objects.get(id=1)

以上代码查询了id为1的用户。

更新数据

更新数据可以使用save()方法，示例：

user = User.objects.get(id=1)
user.name = '新名字'
user.save()

以上代码将id为1的用户的name字段更新为“新名字”。

删除数据

删除数据可以使用delete()方法，示例：

user = User.objects.get(id=1)
user.delete()

以上代码删除了id为1的用户。

Django ORM的原理解析

在Django ORM的使用过程中，我们其实是在使用Django封装好的数据库访问API进行操作的，而这些API调用的是Django中的核心代码。

一般来说，在Django应用中，模型都继承自django.db.models.Model类，而Model类提供了很多数据库操作方法，比如save()、delete()等。

当我们调用save()方法时，Django会使用该模型对象的定义类中的一些元信息来生成一条SQL语句，比如INSERT语句。

Django中的ORM是基于Python的元类来实现的。元类是Python中非常重要的概念之一，它允许程序员在运行时创建类，并提供了很多高级语言特性。

Django中的Model类就是通过元类来创建的。

class ModelBase(type):
    def __new__(cls, name, bases, attrs):
        # 如果是模型类则添加一些方法，比如save()、delete()等
        if name == 'Model':
            return super(ModelBase, cls).__new__(cls, name, bases, attrs)
        fields = {}
        for key, value in attrs.items():
            if isinstance(value, Field):
                fields[key] = value
        attrs_meta = attrs.get('Meta', None)
        _meta = Options(attrs_meta, app_label=None)
        attrs['_meta'] = _meta
        attrs['fields'] = fields
        new_cls = super(ModelBase, cls).__new__(cls, name, bases, attrs)
        registry.register(new_cls)
        return new_cls


class Model(metaclass=ModelBase):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        pass

    def save(self, force_insert=False, force_update=False, using=None,
             update_fields=None):
        pass

    def delete(self, using=None, keep_parents=False):
        pass

以上是Django的一部分源码，其中ModelBase是继承自type的元类，用于创建Model类，而Model类是通过ModelBase来创建的。

示例说明

示例1：微博系统模型类定义与数据库操作

模型类的定义：

from django.db import models

class User(models.Model):
    id = models.AutoField(primary_key=True)
    name = models.CharField(max_length=30)
    age = models.IntegerField()

class Weibo(models.Model):
    id = models.AutoField(primary_key=True)
    content = models.TextField()
    create_time = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    author = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)

以上代码定义了两个模型类User和Weibo，其中Weibo类通过ForeignKey关联了User类。

插入微博数据：

user = User(name='张三', age=18)
user.save()

weibo = Weibo(content='今天天气真好', author=user)
weibo.save()

以上代码插入了一条微博数据，其中微博作者是id为1的用户。

查询某个用户发布的所有微博：

user = User.objects.get(id=1)
weibos = user.weibo_set.all()

以上代码查询id为1的用户发布的所有微博。

示例2：博客系统模型类定义与数据库操作

模型类的定义：

from django.db import models

class Author(models.Model):
    id = models.AutoField(primary_key=True)
    name = models.CharField(max_length=30)
    email = models.EmailField()

class Blog(models.Model):
    id = models.AutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(max_length=200)
    content = models.TextField()
    pub_time = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

以上代码定义了两个模型类Author和Blog，其中Blog类通过ForeignKey关联了Author类。

插入博客数据：

author = Author(name='张三', email='[e-mail]')
author.save()

blog = Blog(title='测试博客', content='这是一篇测试博客。', author=author)
blog.save()

以上代码插入了一篇博客，其中博客作者是id为1的用户。

查询某个作者发布的所有博客：

author = Author.objects.get(id=1)
blogs = author.blog_set.all()

以上代码查询id为1的作者发布的所有博客。