Django-website 程序案例系列-18 多表跨表操作优化

详解Django的 select_related 和 prefetch_related 函数对 QuerySet 查询的优化

在数据库有外键的时候,使用 select_related() 和 prefetch_related() 可以很好的减少数据库请求的次数,从而提高性能。本文通过一个简单的例子详解这两个函数的作用。虽然QuerySet的文档中已经详细说明了,但本文试图从QuerySet触发的SQL语句来分析工作方式,从而进一步了解Django具体的运作方式。

本来打算写成一篇单独的文章的,但是写完select_related()之后发现长度已经有点长了,所以还是写成系列,大概在两到三篇。整个完成之后将会在这里添加上其他文章的链接。

1. 实例的背景说明

假定一个个人信息系统,需要记录系统中各个人的故乡、居住地、以及到过的城市。数据库设计如下:

Models.py 内容如下:

from django.db import models

class Province(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=10)
    def __unicode__(self):
        return self.name

class City(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=5)
    province = models.ForeignKey(Province)
    def __unicode__(self):
        return self.name

class Person(models.Model):
    firstname  = models.CharField(max_length=10)
    lastname   = models.CharField(max_length=10)
    visitation = models.ManyToManyField(City, related_name = "visitor")
    hometown   = models.ForeignKey(City, related_name = "birth")
    living     = models.ForeignKey(City, related_name = "citizen")
    def __unicode__(self):
        return self.firstname + self.lastname

  

注1:创建的app名为“QSOptimize”

注2:为了简化起见,qsoptimize_province 表中只有2条数据:湖北省和广东省,qsoptimize_city表中只有三条数据:武汉市、十堰市和广州市

2. select_related()

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

作用和方法

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。以上例说明,如果我们需要打印数据库中的所有市及其所属省份,最直接的做法是:

>>> citys = City.objects.all()
>>> for c in citys:
...   print c.province
...

  

这样会导致线性的SQL查询,如果对象数量n太多,每个对象中有k个外键字段的话,就会导致n*k+1次SQL查询。在本例中,因为有3个city对象就导致了4次SQL查询:

MySQL

SELECT `QSOptimize_city`.`id`, `QSOptimize_city`.`name`, `QSOptimize_city`.`province_id`
FROM `QSOptimize_city`

SELECT `QSOptimize_province`.`id`, `QSOptimize_province`.`name`
FROM `QSOptimize_province`
WHERE `QSOptimize_province`.`id` = 1 ;

SELECT `QSOptimize_province`.`id`, `QSOptimize_province`.`name`
FROM `QSOptimize_province`
WHERE `QSOptimize_province`.`id` = 2 ;

SELECT `QSOptimize_province`.`id`, `QSOptimize_province`.`name`
FROM `QSOptimize_province`
WHERE `QSOptimize_province`.`id` = 1 ;

  

注:这里的SQL语句是直接从Django的logger:‘django.db.backends’输出出来的

如果我们使用select_related()函数:

>>> citys = City.objects.select_related().all()
>>> for c in citys:
...   print c.province
...

  

就只有一次SQL查询,显然大大减少了SQL查询的次数:

MySQL

SELECT `QSOptimize_city`.`id`, `QSOptimize_city`.`name`,
`QSOptimize_city`.`province_id`, `QSOptimize_province`.`id`, `QSOptimize_province`.`name`
FROM`QSOptimize_city`
INNER JOIN `QSOptimize_province` ON (`QSOptimize_city`.`province_id` = `QSOptimize_province`.`id`) ;

 

这里我们可以看到,Django使用了INNER JOIN来获得省份的信息。顺便一提这条SQL查询得到的结果如下:

+----+-----------+-------------+----+-----------+
| id | name      | province_id | id | name      |
+----+-----------+-------------+----+-----------+
|  1 | 武汉市    |           1 |  1 | 湖北省    |
|  2 | 广州市    |           2 |  2 | 广东省    |
|  3 | 十堰市    |           1 |  1 | 湖北省    |
+----+-----------+-------------+----+-----------+
3 rows in set (0.00 sec)

使用方法

函数支持如下三种用法:

*fields 参数

select_related() 接受可变长参数,每个参数是需要获取的外键(父表的内容)的字段名,以及外键的外键的字段名、外键的外键的外键…。若要选择外键的外键需要使用两个下划线“__”来连接。

例如我们要获得张三的现居省份,可以用如下方式:

Python

>>> zhangs = Person.objects.select_related(‘living__province‘).get(firstname=u"张",lastname=u"三")
>>> zhangs.living.province

触发的SQL查询如下:

MySQL

SELECT `QSOptimize_person`.`id`, `QSOptimize_person`.`firstname`,
`QSOptimize_person`.`lastname`, `QSOptimize_person`.`hometown_id`, `QSOptimize_person`.`living_id`,
`QSOptimize_city`.`id`, `QSOptimize_city`.`name`, `QSOptimize_city`.`province_id`, `QSOptimize_province`.`id`,
`QSOptimize_province`.`name`
FROM `QSOptimize_person`
INNER JOIN `QSOptimize_city` ON (`QSOptimize_person`.`living_id` = `QSOptimize_city`.`id`)
INNER JOIN `QSOptimize_province` ON (`QSOptimize_city`.`province_id` = `QSOptimize_province`.`id`)
WHERE (`QSOptimize_person`.`lastname` = ‘三‘  AND `QSOptimize_person`.`firstname` = ‘张‘ );

  

可以看到,Django使用了2次 INNER JOIN 来完成请求,获得了city表和province表的内容并添加到结果表的相应列,这样在调用 zhangs.living的时候也不必再次进行SQL查询。

+----+-----------+----------+-------------+-----------+----+-----------+-------------+----+-----------+
| id | firstname | lastname | hometown_id | living_id | id | name      | province_id | id | name      |
+----+-----------+----------+-------------+-----------+----+-----------+-------------+----+-----------+
|  1 | 张        | 三       |           3 |         1 |  1 | 武汉市    |   1         |  1 | 湖北省    |
+----+-----------+----------+-------------+-----------+----+-----------+-------------+----+-----------+
1 row in set (0.00 sec)

  

然而,未指定的外键则不会被添加到结果中。这时候如果需要获取张三的故乡就会进行SQL查询了:

Python

	>>> zhangs.hometown.province

MySQL

SELECT `QSOptimize_city`.`id`, `QSOptimize_city`.`name`,
`QSOptimize_city`.`province_id`
FROM `QSOptimize_city`
WHERE `QSOptimize_city`.`id` = 3 ;

SELECT `QSOptimize_province`.`id`, `QSOptimize_province`.`name`
FROM `QSOptimize_province`
WHERE `QSOptimize_province`.`id` = 1

同时,如果不指定外键,就会进行两次查询。如果深度更深,查询的次数更多。

值得一提的是,从Django 1.7开始,select_related()函数的作用方式改变了。在本例中,如果要同时获得张三的故乡和现居地的省份,在1.7以前你只能这样做:

Python

>>> zhangs = Person.objects.select_related(‘hometown__province‘,‘living__province‘).get(firstname=u"张",lastname=u"三")
>>> zhangs.hometown.province
>>> zhangs.living.province

但是1.7及以上版本,你可以像和queryset的其他函数一样进行链式操作:

Python

>>> zhangs = Person.objects.select_related(‘hometown__province‘).select_related(‘living__province‘).get(firstname=u"张",lastname=u"三")
>>> zhangs.hometown.province
>>> zhangs.living.province

如果你在1.7以下版本这样做了,你只会获得最后一个操作的结果,在本例中就是只有现居地而没有故乡。在你打印故乡省份的时候就会造成两次SQL查询。

depth 参数

select_related() 接受depth参数,depth参数可以确定select_related的深度。Django会递归遍历指定深度内的所有的OneToOneField和ForeignKey。以本例说明:

Python

>>> zhangs = Person.objects.select_related(depth = d)

d=1  相当于 select_related(‘hometown’,’living’)

d=2  相当于 select_related(‘hometown__province’,’living__province’)

无参数

select_related() 也可以不加参数,这样表示要求Django尽可能深的select_related。例如:zhangs = Person.objects.select_related().get(firstname=u”张”,lastname=u”三”)。但要注意两点:

  1. Django本身内置一个上限,对于特别复杂的表关系,Django可能在你不知道的某处跳出递归,从而与你想的做法不一样。具体限制是怎么工作的我表示不清楚。
  2. Django并不知道你实际要用的字段有哪些,所以会把所有的字段都抓进来,从而会造成不必要的浪费而影响性能。

小结

  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。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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。

原文地址:https://www.cnblogs.com/kuku0223/p/8150408.html

时间: 2024-10-30 01:38:46

Django-website 程序案例系列-18 多表跨表操作优化的相关文章

Django-website 程序案例系列-4 ORM数据库操作

数据库表的创建: 使用mysql时注意,在setting.py中的设置: DATABASES = { 'default': { 'ENGINE': 'django.db.backends.mysql', #mysql的引擎 'NAME': '', #数据库名 'USER': '', #数据库用户名 'PASSWORD': '', #数据库密码 'HOST': '127.0.0.1', #数据库host 'PORT': '3306', #数据库端口 },} 还需在项目文件夹下的__init__.p

Django Mysql数据库-基于双下划线的跨表查询

一.基于双下划线的跨表查询 Django 还提供了一种直观而高效的方式在查询(lookups)中表示关联关系,它能自动确认 SQL JOIN 联系.要做跨关系查询,就使用两个下划线来链接模型(model)间关联字段的名称,直到最终链接到你想要的 model 为止.(相当于用sql语句用join连接的方式,可以在settings里面设置,可查看sql语句) 数据库模型: class Book(models.Model): nid = models.AutoField(primary_key=Tru

Django-website 程序案例系列-16 modle.form(表单验证)

案例程序: <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> </head> <body> <form action="/fm/" method="POST"> #3个输入框分别是user/pwd/ema

Django-website 程序案例系列-17 forms表单验证的字段解释

1.Django内置字段如下: Field required=True, 是否允许为空 widget=None, HTML插件 label=None, 用于生成Label标签或显示内容 initial=None, 初始值 help_text='', 帮助信息(在标签旁边显示) error_messages=None, 错误信息 {'required': '不能为空', 'invalid': '格式错误'} show_hidden_initial=False, 是否在当前插件后面再加一个隐藏的且具

Django-website 程序案例系列-1 CSRF

django为用户实现防止跨站请求伪造的功能 需要配置settings.py:  django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware 1. form表单提交 <form action="/logi/" method="POST"> {% csrf_token %} #需要在form表单中添加{% csrf_token %} <input type="text" name="user&qu

Django-website 程序案例系列-5 模态对话框实现提交数据

html代码: <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>Title</title> <style> .hide{ #隐藏效果 display: none; } .shade{ #模态框遮蔽层效果 position: fixed; top: 0; right: 0; left: 0; b

Django-website 程序案例系列-10 验证装饰器

FBV装饰器: def auth(func): #装饰器函数 def inner(request, *args, **kwargs): v = request.COOKIES.get('username') if not v: return redirect('/log/') return func(request, *args, **kwargs) return inner 使用方法: 在函数上加上@auth CBV装饰器: 第一种方式:利用django自带的工具 def auth(func)

Python+Django+SAE系列教程11-----request/pose/get/表单

表单request,post,get 首先我们来看看Request对象,在这个对象中包含了一些有用的信息,学过B/S开发的人来说这并不陌生,我们来看看在Django中是如何实现的: 属性/方法 说明 举例 request.path 除域名以外的请求路径,以正斜杠开头 "/hello/" request.get_host() 主机名(比如,通常所说的域名) "127.0.0.1:8000" or"www.example.com" request.g

都说Djnago框架重,那就让哥用15行代码写个django web程序!

很多初学django的小伙伴都会了解到,django是个大而全的网络框架,本身集成了ORM.模型绑定.模板引擎.缓存.Session等诸多功能.要学这么多内容,要学到猴年马月啊!? 不过世界真是奇妙,现在咱们就在猴年马月里!2016年是猴年,按农历计算,6月5日至7月3日是庚午月,正好是"猴年"里的"马月".那么问题来了:你想不想在猴年马月里学会django呢? 下面我们尝试一下,用15行代码结合django写个web程序,来一次django的清爽体验. djang