如何在Django中正确的使用和设置Database和Model

Model是django项目的基础, 如果一开始没有好好设计好, 那么在接下来的开发过程中就会遇到更多的问题. 然而, 大多数的开发人员都容易在缺少思考的情况下随意的增加或修改model. 这样做的后果就是, 在接下来的开发过程中, 我们不得不做出更多努力来修正这些错误.

因此, 在修改model时, 一定尽可能的经过充分的考虑再行动! 以下列出的是我们经常用到的一些工具和技巧:

South, 用于数据迁移, 我们会在每个django项目中都用到. 但到django 1.7时, 将会有django.db.migrations代替.
django-model-utils, 用于处理常见的模式, 例如TimeStampedModel.
django-extensions, 主要用到shell_plus命令, 该命令会在shell中自动载入所有的app的model

基本原则

第一, 将model分布于不同的app中. 如果你的django项目中, 有一个app拥有超过20个model, 那么, 你就应当考虑分拆该app了. 我们推荐每个app拥有不超过5个model.

第二, 尽量使用ORM. 我们需要的大多数数据库索引都能通过Object-Relational-Model实现, 且ORM带给我们许多快捷方式, 例如生成SQL语句, 读取/更新数据库时的安全验证. 因此, 如果能使用简单的ORM语句完成的, 应当尽量使用ORM. 只有当纯SQL语句极大地简化了ORM语句时, 才使用纯SQL语句. 并且, 在写纯SQL语句是, 应当优先考虑使用raw(), 再是extra().

第三, 必要时添加index. 添加db_index=True到model中非常简单, 但难的是理解何时应该添加. 在建立model时, 我们事先不会添加index, 只有当以下情况时, 才会考虑添加index:

在所有的数据库查询中使用率在10%-25%时
或当有真实的数据, 或能正确估计出使用index后的效果确实满意时
第四, 注意model的继承. model的继承在django中需要十分小心, django提供了三种继承方式, 1.abstract base class继承(不要和Pyhton标准库的abc模块搞混), 2.多表(multi-table)继承, 3.proxy model继承. 下表罗列了这三种继承的优劣:

model继承类型优势劣势
不使用继承, 即每个相同的field会重复出现在不同的model中容易明白model和数据表的关系如果有大量相同的field, 会较难维护
abstract base class继承, 即只有继承自该类的model才会有数据表, 其自身没有对应的数据表不用在每个model重复编写相同的field. 也没有多表继承带来的过多消耗无法单独使用其共同的abstract base class
多表(multi-table)继承每个model都有数据表, 因此可以既使用母表, 又使用子表. 也能通过parent.child从母表访问子表增加了消耗, 因为每次查询子表, 都会自动查询其母表. 强烈建议不使用这一方法!
proxy model继承, 即只有原始model才会有相应的数据表在不建立新数据表的情况下, 使我们拥有不同行为的model 无法修改model的field
django的创造者和其他许多开发人员都认为, 多表继承的方法不是一个良好的方法. 因此我们强烈建议大家不要使用该方法. 下面列举了一些常见的如何选择model继承的情形:

如果只有少数model拥有重复的field时, 大可不必使用model继承, 只需要在每个model中添加这些相同的field即可.
如果有足够的model拥有重复的field时, 大多是情况下, 可以使用abstract base class继承, 将相同的field提取到abstract base class 中.
Proxy model继承很少被用到, 和其他两种继承也有着许多不一样之处.
请不要使用多表(multi-table)继承, 因为它既消耗资源又复杂, 如果可以, 尽量使用OneToOneFields和ForeignKeys代替.
django项目中, 创建时间和修改时间这两个field是最用到的, 下面给出一个abstract base class继承的例子:

# models.py
from django.db import models

class TimeStampedModel(models.Model):
    """
    abstract base class, 提供创建时间和修改时间两个通用的field
    """
    created = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    modified = models.DateTimeField(auto_now=True)

    class Meta:
        abstract = True

注意以上代码的最后两行, 正式这两行将这一model变味了abstract base class, 下面以TimeStampedModel为abstract base class建立model:

from django.db import models

...

class Article(TimeStampedModel):
    title = models.CharField(max_length=200)

以上两个class, 在执行syncdb时, 只会建立一个数据表, 这也正是我们希望得到的.

第五, 使用south进行数据迁移, 可以参见以前的文章: 如何在 Django 中使用 django-south, 实现数据迁移 (data migrations)

Django Model的设计

如何设计出好的django model可能是最难也是最复杂的一个话题了, 在此, 我们看看一些基本的技巧吧:

a. 规范化

我们首先建议了解数据库规范化(database normalization). 如果你还不清楚这是什么, 那么, 我们强烈建议你先阅读一下相关的书籍, 或搜索"关系型数据库设计"或"数据库规范化". 在创建django model之前, 应当首先保证设计的数据库是规范化的.

b. cache

正确的使用cache能帮助我们提高数据库的性能. 详细的信息, 我们会在今后的文章中作进一步介绍.

c. 何时使用null和blank

当定义model field时, 我们可以设置null=True和blank=True (默认都是False), 知道何时设置null和blank对于开发人员也是十分重要的, 在下面的表格中, 我们一一列举了如何使用这两个选项:

Field 类型设置null=True 设置blank=True
CharField,
TextField,
SlugField,
EmailField,
CommaSeparatedIntegerField等不要设置
django规定储存空字符串来代表空值, 当从数据库中读取NULL或空值时都为空字符串可以设置
设置后允许接受widget中为空值(即不填写), 储存到数据库时空值变为空字符串
FileField,
ImageField 不要设置
django实际储存的是路径的字符串, 因此同上可以设置
同上
BooleanField 不要设置
因为有NullBooleanField代替不要设置
IntegerField,
FloatField,
DecimalField等可以设置
如果你希望在数据库中能储存NULL 可以设置
设置后允许接受widget中为空值(即不填写), 设置为True时必须同时设置null=True
DateTimeField,
DateField,
TimeField等可以设置
如果你希望在数据库中能储存NULL 可以设置
设置后允许接受widget中为空值(即不填写), 设置为True时必须同时设置null=True
ForeignKey,
ManyToManyField,
OneToOneField 可以设置
如果你希望在数据库中能储存NULL 可以设置
设置后允许接受widget中为空值(即不填写)
GenericIPAddressField 可以设置
如果你希望在数据库中能储存NULL 可以设置
设置后允许接受widget中为空值(即不填写)
IPAddressField 不推荐设置
用GenericIPAddressField代替不推荐设置
用GenericIPAddressField代替
d. 什么时候使用BinaryField

在django 1.6中, 新增了BinaryField, 用于储存二进制数据(binary data或 bytes). 对于BinaryField, 我们无法使用ORM的filters, excludes或其他SQL操作. 但在少数情况下, 我们会用到BinaryField, 例如MessagePack格式的内容, 传感器接受的原始数据和压缩数据等. 但需要注意的是, Binary Data一般都十分庞大, 因此可能会拖慢数据库的速度. 如果发生这一现象, 我们可以将binary data储存在文件中, 然后使用FileField储存该文件的路径信息.

还有, 不要从BinaryField中直接读取文件并呈献给用户. 因为, 1. 从数据库读写总是比从文件系统读写慢; 2. 数据库备份会变得十分庞大, 花费更多的时间; 3. 获得文件的过程, 增加了从django到数据库的这一环节.

不要替换默认的Model Manager

从ORM获取model, 实际上是通过django中的Model manager完成的, django为每一个model提供了默认的model manager, 我们不建议将其替换掉, 因为:

当使用model继承时, model会继承 abstract base class model的model manager, 而不会继承非abstract base class的manager.
model的第一个model manager通常作为默认的manager, 当被替换时, 可能会发生不可预测的问题.
4. 数据库事务 (Transaction)

在django 1.6中, ORM默认会autocommit每一个数据库查询, 也就是说, 每次使用m.create()或m.update()时, 在数据库中马上就会做出相应的修改. 这样做的好处就是简化了初学者对ORM的理解. 但坏处就是, 当一个view中包含两个数据库修改, 可能一个成功, 但另一个失败, 这就可能导致数据库不完整, 给我们带来很大的危险.

解决这一问题的方法就是使用数据库transaction, 即将一系列数据库操作包含在一个transaction中, 当其中有一个失败时, 其他操作也会自动回退. Django 1.6 为我们带来了一套崭新的既简单又强大的transaction机制, 使我们方便的使用数据库transaction.

a. 将整个http request包裹在transaction中

django给我们提供了一个简单地方法, 将一个http request中的所有数据库操作包裹在transaction中:

# setting/base.py

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.postgresql_psycopg2',
        'NAME': '',
        'USER': '',
        'PASSWORD': '',
        'HOST': '',
        'PORT': '',
        'ATOMIC_REQUESTS': True,
    }
}

只需要在数据库设置中加入'ATOMIC_REQUESTS': True选项, 就能将整个http request包裹在transaction中. 这样做的好处显而易见是是安全, 但坏处则是性能可能会下降, 因此随着流量的增大, 我们必须采取更针对性的transaction. 其次, 需要注意的是, 回退的只是数据库的状态, 而不包括其他费数据库项, 例如发送email等. 所以当涉及这些非数据库项时, 我们应当使用transaction.con_atomic_request()修饰(decorate)这些view:

# myapp/views.py
# 此时'ATOMIC_REQUESTS'设置为 True

from django.db import transaction
from django.http import HttpResponse
from django.shortcuts import get_object_or_404
from django.utils import timezone

from .models import Article

@transaction.non_atomic_requests # 以下http request不被包裹在一个transaction中
def do_something_to_article(request, pk, title):
    article = get_object_or_404(Article, pk=pk)

    # 以下代码会以django默认的autocommit模式执行
    article.datetime = timezone.now()
    article.save()

    with transaction.atomic()
        # 以下代码被包裹在另一个transaction中
        article.title = title
        article.datetime = timezone.now()
        article.save()
        return HttpResponse("success!")

    # 如果以上transaction失败了, 返回错误状态
    return HttpResponse("oops! failed", status_code=400)

b. 更明确地transaction控制

更明确地transaction控制意味着提高真题web app的性能, 但也意味着更多的开发时间. 大多数网站下, 由于有限的流量, 使用ATOMIC_REQUESTS已经足够. 在使用手动transaction控制时, 应当注意:

不做数据修改的操作, 应当排除在transaction之外
做数据修改的操作, 则应在transaction内
特殊情况下, 可以违反以上两条
需要注意的是, 当view返回的是django.http.StreamingHttpResponse时, 应当设置ATOMIC_REQUESTS为false, 或使用 transaction.non_atomic_requests将该view修饰. 因为对于view本身, 是可以使用transaction的, 但对于之后生成的response stream触发的额外SQL查询, 会自动变为django默认的autocommit模式.

c. MySQL中使用transaction

注意, 如果你使用的是MySQL, 且数据表类型是MyISAM, 那么transaction可能无法使用. 无论你的设置是怎么样, 当transaction无法使用时, django会自动转化为autocommit模式.

posted @ 2015-08-06 10:24 liunian1004 阅读(1093) 评论(0) 编辑收藏举报

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