Django的對象關係映射器（ORM）是其核心功能之一，允許開發者使用Python代碼來定義、操作和查詢數據庫。這篇文章將帶你深入瞭解Django ORM的強大之處，從基本概念到高級查詢技巧，提供豐富的示例幫助你掌握使用Django ORM進行有效和高效的數據庫操作。

1. Django ORM基礎

Django ORM的目的是提供一種簡單的方法用來：

• 將複雜的SQL查詢轉換為Python代碼
• 保護項目免受SQL注入攻擊
• 提供數據庫後端的獨立性

定義模型

在Django中，每個數據庫表由一個Python類表示，這個類繼承自django.db.models.Model。

from django.db import models

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    age = models.IntegerField()

    def __str__(self):
        return self.name

進行數據庫遷移

定義模型後，使用makemigrations和migrate命令創建或更新數據庫結構。

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

2. 創建記錄

使用模型的構造函數創建新記錄。

new_author = Author(name='J.K. Rowling', age=54)
new_author.save()

使用create方法

可以使用模型管理器的create方法更快捷地創建記錄。

Author.objects.create(name='George R.R. Martin', age=71)

3. 讀取記錄

Django ORM提供了豐富的API來查詢數據庫。

獲取所有記錄

authors = Author.objects.all()

獲取單個記錄

author = Author.objects.get(name='J.K. Rowling')

過濾記錄

young_authors = Author.objects.filter(age__lt=50)

排除特定記錄

old_authors = Author.objects.exclude(age__lt=50)

4. 更新記錄

更新記錄就像修改任何其他Python對象。

author = Author.objects.get(name='J.K. Rowling')
author.age = 55
author.save()

批量更新

Author.objects.filter(age__lt=50).update(age=50)

5. 刪除記錄

刪除記錄也很直接。

author = Author.objects.get(name='J.K. Rowling')
author.delete()

批量刪除

Author.objects.filter(age__gt=70).delete()

6. 高級查詢操作

Django ORM的真正威力在於它的查詢能力。

關聯查詢

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

books = Book.objects.filter(author__name='J.K. Rowling')

聚合查詢

from django.db.models import Avg
average_age = Author.objects.all().aggregate(Avg('age'))

使用Q對象進行復雜查詢

from django.db.models import Q
authors = Author.objects.filter(Q(age__gt=50) | Q(name__startswith='J'))

7. 數據庫函數和表達式

Django ORM還允許開發者在查詢中使用數據庫函數。

使用F表達式比較字段值

from django.db.models import F
authors = Author.objects.filter(age__gt=F('age') - 10)

使用註解添加臨時字段

from django.db.models import Count
books = Book.objects.annotate(num_authors=Count('author'))

8. ORM的優化

大型項目中，ORM的性能變得尤其重要。

使用select_related和prefetch_related

減少數據庫查詢次數。

# select_related用於“一對一”和“多對一”關係
books = Book.objects.select_related('author')

# prefetch_related用於“多對多”和“一對多”關係
authors = Author.objects.prefetch_related('book_set')

延遲字段加載

使用only和defer來控制加載的字段。

Author.objects.defer('age')

結論

Django ORM提供了一個強大的抽象層來操作數據庫，使得開發者可以避免寫原生SQL並更專注於業務邏輯。通過這篇文章，你應該對如何高效地使用Django ORM有了清晰的理解。不過，值得注意的是，ORM的使用並非沒有代價，有時它可能會隱藏性能問題，所以理解它的內部工作原理對於優化查詢和提升性能是至關重要的。在深入使用之前，閲讀官方文檔並深入瞭解Django ORM的工作方式是一個不錯的選擇。