Django進階之查詢優化、extra注入SQL及批量創建

本文轉載自查看原文 2017-10-25 19:40 1103 Django / Flask / RestFramework

Django查詢優化

　　Django的查詢優化用到兩個函數——select_related()和prefetch_related()。

　　select_related()用的是連表join的方式，主要處理一對一和一對多情況下的優化查詢

　　prefetch_related()用的方式是分別查詢每張表，然后用Python的方法處理，主要用於多對多情況下的優化查詢

這里我們准備一份表結構數據方便下面舉例說明

class UserInfo(AbstractUser):
    """
    用戶信息
    """
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    nickname = models.CharField(verbose_name='昵稱', max_length=32)
    telephone = models.CharField(max_length=11, blank=True, null=True, unique=True, verbose_name='手機號碼')
    avatar = models.FileField(verbose_name='頭像',upload_to = 'avatar/',default="/avatar/default.png")
    create_time = models.DateTimeField(verbose_name='創建時間', auto_now_add=True)
 
    fans = models.ManyToManyField(verbose_name='粉絲們',
                                  to='UserInfo',
                                  through='UserFans',
                                  related_name='f',
                                  through_fields=('user', 'follower'))
 
    def __str__(self):
        return self.username
 
class UserFans(models.Model):
    """
    互粉關系表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    user = models.ForeignKey(verbose_name='博主', to='UserInfo', to_field='nid', related_name='users')
    follower = models.ForeignKey(verbose_name='粉絲', to='UserInfo', to_field='nid', related_name='followers')
 
class Blog(models.Model):
 
    """
    博客信息
    """
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(verbose_name='個人博客標題', max_length=64)
    site = models.CharField(verbose_name='個人博客后綴', max_length=32, unique=True)
    theme = models.CharField(verbose_name='博客主題', max_length=32)
    user = models.OneToOneField(to='UserInfo', to_field='nid')
    def __str__(self):
        return self.title
 
class Category(models.Model):
    """
    博主個人文章分類表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(verbose_name='分類標題', max_length=32)
 
    blog = models.ForeignKey(verbose_name='所屬博客', to='Blog', to_field='nid')
 
class Article(models.Model):
 
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(max_length=50, verbose_name='文章標題')
    desc = models.CharField(max_length=255, verbose_name='文章描述')
    read_count = models.IntegerField(default=0)
    comment_count= models.IntegerField(default=0)
    up_count = models.IntegerField(default=0)
    down_count = models.IntegerField(default=0)
    category = models.ForeignKey(verbose_name='文章類型', to='Category', to_field='nid', null=True)
    create_time = models.DateField(verbose_name='創建時間')
    blog = models.ForeignKey(verbose_name='所屬博客', to='Blog', to_field='nid')
    tags = models.ManyToManyField(
        to="Tag",
        through='Article2Tag',
        through_fields=('article', 'tag'),
)
 
 
class ArticleDetail(models.Model):
    """
    文章詳細表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    content = models.TextField(verbose_name='文章內容', )
 
    article = models.OneToOneField(verbose_name='所屬文章', to='Article', to_field='nid')
 
 
class Comment(models.Model):
    """
    評論表
    """
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    article = models.ForeignKey(verbose_name='評論文章', to='Article', to_field='nid')
    content = models.CharField(verbose_name='評論內容', max_length=255)
    create_time = models.DateTimeField(verbose_name='創建時間', auto_now_add=True)
 
    parent_comment = models.ForeignKey('self', blank=True, null=True, verbose_name='父級評論')
    user = models.ForeignKey(verbose_name='評論者', to='UserInfo', to_field='nid')
 
    up_count = models.IntegerField(default=0)
 
    def __str__(self):
        return self.content
 
class ArticleUpDown(models.Model):
    """
    點贊表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    user = models.ForeignKey('UserInfo', null=True)
    article = models.ForeignKey("Article", null=True)
    models.BooleanField(verbose_name='是否贊')
 
class CommentUp(models.Model):
    """
    點贊表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    user = models.ForeignKey('UserInfo', null=True)
    comment = models.ForeignKey("Comment", null=True)
 
 
class Tag(models.Model):
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(verbose_name='標簽名稱', max_length=32)
    blog = models.ForeignKey(verbose_name='所屬博客', to='Blog', to_field='nid')
 
 
 
class Article2Tag(models.Model):
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    article = models.ForeignKey(verbose_name='文章', to="Article", to_field='nid')
    tag = models.ForeignKey(verbose_name='標簽', to="Tag", to_field='nid')

View Code

select_related()

　　對於一對一字段（OneToOneField）和外鍵字段（ForeignKey），可以使用select_related 來對QuerySet進行優化。

　　select_related 返回一個QuerySet，當執行它的查詢時它沿着外鍵關系查詢關聯的對象的數據。它會生成一個復雜的查詢並引起性能的損耗，但是在以后使用外鍵關系時將不需要數據庫查詢。

　　簡單說，在對QuerySet使用select_related()函數后，Django會獲取相應外鍵對應的對象，從而在之后需要的時候不必再查詢數據庫。

下面的例子解釋了普通查詢和select_related查詢的區別。

#查詢id=2的文章的分類名稱
#方式一——標准的查詢：
article=models.Article.objects.get(nid=2)
print(article.category.title)
#這種方法會進行兩次對數據庫的操作

#方式二——使用select_related()函數：
articleList=models.Article.objects.select_related("category").all()
for article_obj in articleList:
     print(article_obj.category.title)
#此時for循環時不會再去對數據庫進行操作

#方式一：
SELECT
    "blog_article"."nid",
    "blog_article"."title",
    "blog_article"."desc",
    "blog_article"."read_count",
    "blog_article"."comment_count",
    "blog_article"."up_count",
    "blog_article"."down_count",
    "blog_article"."category_id",
    "blog_article"."create_time",
     "blog_article"."blog_id",
     "blog_article"."article_type_id"
             FROM "blog_article"
             WHERE "blog_article"."nid" = 2; args=(2,)
 
SELECT
     "blog_category"."nid",
     "blog_category"."title",
     "blog_category"."blog_id"
              FROM "blog_category"
              WHERE "blog_category"."nid" = 4; args=(4,)
 
 
#方式二：
SELECT
     "blog_article"."nid",
     "blog_article"."title",
     "blog_article"."desc",
     "blog_article"."read_count",
     "blog_article"."comment_count",
     "blog_article"."up_count",
     "blog_article"."down_count",
     "blog_article"."category_id",
     "blog_article"."create_time",
     "blog_article"."blog_id",
     "blog_article"."article_type_id",
 
     "blog_category"."nid",
     "blog_category"."title",
     "blog_category"."blog_id"
 
FROM "blog_article"
LEFT OUTER JOIN "blog_category" ON ("blog_article"."category_id" = "blog_category"."nid");

兩種方式查詢的SQL語句對比

多外鍵查詢

　　有時我們需要連續跨好幾張表，這時我們會用到多外鍵的查詢，在多外鍵的查詢中我們也要做到對每一個外鍵進行select_related()以提高查詢效率

#只對一個外鍵進行select_related時，第二個外鍵的操作仍會觸發對數據庫的操作
article=models.Article.objects.select_related("category").get(nid=1)
print(article.articledetail)#兩次查詢

#所以我們需要做優化
article=models.Article.objects.select_related("category","articledetail").get(nid=1)
print(article.articledetail)
#或
article=models.Article.objects
　　　　　　　　　　　　　.select_related("category")
　　　　　　　　　　　　　.select_related("articledetail")
　　　　　　　　　　　　　.get(nid=1)  # django 1.7 支持鏈式操作
print(article.articledetail)

SELECT
 
    "blog_article"."nid",
    "blog_article"."title",
    ......
 
    "blog_category"."nid",
    "blog_category"."title",
    "blog_category"."blog_id",
 
    "blog_articledetail"."nid",
    "blog_articledetail"."content",
    "blog_articledetail"."article_id"
 
   FROM "blog_article"
   LEFT OUTER JOIN "blog_category" ON ("blog_article"."category_id" = "blog_category"."nid")
   LEFT OUTER JOIN "blog_articledetail" ON ("blog_article"."nid" = "blog_articledetail"."article_id")
   WHERE "blog_article"."nid" = 1; args=(1,)

優化后只執行一次SQL語句

深層查詢

# 查詢id=1的文章的用戶姓名
article=models.Article.objects.select_related("blog").get(nid=1)
print(article.blog.user.username)

依然需要查詢兩次：

SELECT
    "blog_article"."nid",
    "blog_article"."title",
    ......
 
     "blog_blog"."nid",
     "blog_blog"."title",
 
   FROM "blog_article" INNER JOIN "blog_blog" ON ("blog_article"."blog_id" = "blog_blog"."nid")
   WHERE "blog_article"."nid" = 1;
 
 
 
 
SELECT
    "blog_userinfo"."password",
    "blog_userinfo"."last_login",
    ......
 
FROM "blog_userinfo"
WHERE "blog_userinfo"."nid" = 1;

SQL語句

這是因為第一次查詢沒有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)

SELECT
 
"blog_article"."nid", "blog_article"."title",
......
 
 "blog_blog"."nid", "blog_blog"."title",
......
 
 "blog_userinfo"."password", "blog_userinfo"."last_login",
......
 
FROM "blog_article"
 
INNER JOIN "blog_blog" ON ("blog_article"."blog_id" = "blog_blog"."nid")
 
INNER JOIN "blog_userinfo" ON ("blog_blog"."user_id" = "blog_userinfo"."nid")
WHERE "blog_article"."nid" = 1;
總結

優化后的SQL語句

select_related總結：

select_related主要針一對一和多對一關系進行優化。
select_related使用SQL的JOIN語句進行優化，通過減少SQL查詢的次數來進行優化、提高性能。
可以通過可變長參數指定需要select_related的字段名。也可以通過使用雙下划線“__”連接字段名來實現指定的遞歸查詢。
沒有指定的字段不會緩存，沒有指定的深度不會緩存，如果要訪問的話Django會再次進行SQL查詢。
也可以通過depth參數指定遞歸的深度，Django會自動緩存指定深度內所有的字段。如果要訪問指定深度外的字段，Django會再次進行SQL查詢。
也接受無參數的調用，Django會盡可能深的遞歸查詢所有的字段。但注意有Django遞歸的限制和性能的浪費。
Django >= 1.7，鏈式調用的select_related相當於使用可變長參數。Django < 1.7，鏈式調用會導致前邊的select_related失效，只保留最后一個。

prefetch_related()

　　對於多對多字段（ManyToManyField）和一對多字段，可以使用prefetch_related()來進行優化。

　　prefetch_related()和select_related()的設計目的很相似，都是為了減少SQL查詢的數量，但是實現的方式不一樣。后者是通過JOIN語句，在SQL查詢內解決問題。但是對於多對多關系，使用SQL語句解決就顯得有些不太明智，因為JOIN得到的表將會很長，會導致SQL語句運行時間的增加和內存占用的增加。若有n個對象，每個對象的多對多字段對應Mi條，就會生成Σ(n)Mi 行的結果表。

prefetch_related()的解決方法是，分別查詢每個表，然后用Python處理他們之間的關系。

# 查詢所有文章關聯的所有標簽
article_obj=models.Article.objects.all()
for i in article_obj:
    print(i.tags.all())  #4篇文章: 5次數據庫操作


# 使用prefetch_related：
article_obj=models.Article.objects.prefetch_related("tags").all()
for i in article_obj:
    print(i.tags.all())  #4篇文章: 2次數據庫操作

SELECT "blog_article"."nid",
               "blog_article"."title",
               ......
 
FROM "blog_article";
 
 
 
SELECT
  ("blog_article2tag"."article_id") AS "_prefetch_related_val_article_id",
  "blog_tag"."nid",
  "blog_tag"."title",
  "blog_tag"."blog_id"
   FROM "blog_tag"
  INNER JOIN "blog_article2tag" ON ("blog_tag"."nid" = "blog_article2tag"."tag_id")
  WHERE "blog_article2tag"."article_id" IN (1, 2, 3, 4);

優化后的SQL語句

extra

　　有些情況下，Django的查詢語法難以表達復雜的where子句，對於這種情況, Django 提供了extra()QuerySet修改機制。它能在QuerySet生成的SQL從句中注入新子句，extra可以指定一個或多個參數,例如select、where或tables。這些參數都不是必須的，但是至少要使用一個。

注意：這些額外的方式對不同的數據庫引擎可能存在移植性問題.(因為你在顯式的書寫SQL語句)，所以除非萬不得已,盡量避免這樣做

extra(select=None, where=None, params=None, 
      tables=None, order_by=None, select_params=None)

select參數

　　select參數可以在select從句中添加其他字段信息，它應該是一個字典，存放着屬性名到 SQL 從句的映射。

舉個栗子：

queryResult=models.Article.objects.extra(select={'is_recent': "create_time > '2017-09-05'"})
#結果集中每個對象都有一個額外的屬性is_recent, 它是一個布爾值，表示 Article對象的create_time 是否晚於2017-09-05.

article_obj=models.Article.objects
　　　　　　　　　　　　　　.filter(nid=1)
　　　　　　　　　　　　　　.extra(select={"standard_time":"strftime('%%Y-%%m-%%d',create_time)"})
　　　　　　　　　　　　　　.values("standard_time","nid","title")

where參數和tables參數

　　我們可以使用where定義顯式SQL where子句，也許執行非顯式連接。使用tables可以手動將表添加到SQL的from子句。

where和tables都接受字符串列表。所有where參數均為“與”任何其他搜索條件。

舉個栗子：

queryResult=models.Article.objects.extra(where=['nid in (1,3) OR title like "py%" ','nid>2'])

批量導入

　　有時候，我們在創建對象是會用到一次性創建多個對象，這時我們盡量使用bulk_create()進行批量創建來減少對數據庫的訪問次數

#bulk_create批量創建：
Book.objects.bulk_create([
    Book(headline="Python 3.0 Released"),
    Book(headline="Python 3.1 Planned")
])#只執行一條SQL語句

#普通創建，執行多條SQL語句：
Book.objects.create(headline="Python 3.0 Released")
Book.objects.create(headline="Python 3.1 Planned")

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