Django 模型层 — 数据的基石

🕐 预计用时：2-3 小时 ｜ 🎯 目标：掌握 Django ORM 的字段类型、关系定义、QuerySet 查询和数据库迁移

📖 今日目录

1. 定义模型
2. 字段类型
3. 字段选项
4. 模型关系
5. QuerySet 基础查询
6. QuerySet 进阶查询
7. 聚合与分组
8. 数据库迁移（makemigrations + migrate）
9. Meta 选项
10. 今日练习
11. 今日小结

1. 定义模型

📋 模型 = 数据库表的 Python 类

# blog/models.py
from django.db import models
from django.contrib.auth.models import User  # Django 自带的用户模型

class Category(models.Model):
    name = models.CharField('分类名称', max_length=50, unique=True)
    description = models.TextField('描述', blank=True, default='')
    created_at = models.DateTimeField('创建时间', auto_now_add=True)

    class Meta:
        verbose_name = '分类'
        verbose_name_plural = '分类'
        ordering = ['name']

    def __str__(self):
        return self.name

    @property
    def post_count(self):
        return self.posts.count()

class Post(models.Model):
    STATUS_CHOICES = [
        ('draft', '草稿'),
        ('published', '已发布'),
    ]

    title = models.CharField('标题', max_length=200)
    slug = models.SlugField('URL 别名', max_length=200, unique=True)
    content = models.TextField('内容')
    summary = models.CharField('摘要', max_length=300, blank=True)
    status = models.CharField('状态', max_length=10, choices=STATUS_CHOICES, default='draft')
    views = models.PositiveIntegerField('浏览量', default=0)

    created_at = models.DateTimeField('创建时间', auto_now_add=True)
    updated_at = models.DateTimeField('更新时间', auto_now=True)

    author = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE, related_name='posts', verbose_name='作者')
    category = models.ForeignKey(Category, on_delete=models.SET_NULL, null=True, blank=True, related_name='posts', verbose_name='分类')
    tags = models.ManyToManyField('Tag', blank=True, related_name='posts', verbose_name='标签')

    class Meta:
        verbose_name = '文章'
        verbose_name_plural = '文章'
        ordering = ['-created_at']
        indexes = [
            models.Index(fields=['-created_at']),
            models.Index(fields=['slug']),
        ]

    def __str__(self):
        return self.title

💡 Django 模型 vs SQLAlchemy 模型对比：

# SQLAlchemy（Flask）
class Post(db.Model):
__tablename__ = 'posts'
id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
title = db.Column(db.String(200))

# Django
class Post(models.Model):
title = models.CharField(max_length=200)
# id 自动创建！

Django 不需要手动定义 id 主键，它会自动添加 id = AutoField(primary_key=True)。

2. 字段类型

🔧 字段常用参数

⚠️ null vs blank 的区别：

• null=True：数据库层面允许 NULL（空值存储）
• blank=True：表单验证层面允许空（不填也行）

通常一起用：CharField(null=True, blank=True)
但 CharField/TextField 不建议用 null=True（用 blank=True, default='' 更好）。

3. 字段选项

📅 auto_now vs auto_now_add

# auto_now_add=True：创建时自动设置，之后不再变
created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
# 第一次 save 时自动设为当前时间，之后修改不会变

# auto_now=True：每次 save 都更新
updated_at = models.DateTimeField(auto_now=True)
# 每次调用 save() 都更新为当前时间

📋 choices 选项

class Post(models.Model):
    STATUS_CHOICES = [
        ('draft', '草稿'),
        ('published', '已发布'),
        ('archived', '已归档'),
    ]

    status = models.CharField(max_length=10, choices=STATUS_CHOICES, default='draft')

    # 使用
    # post.status → 'draft'
    # post.get_status_display() → '草稿'（显示中文）

4. 模型关系

🔗 一对多（ForeignKey）

# 一个用户有多篇文章
class Post(models.Model):
    author = models.ForeignKey(
        User,                    # 关联的模型
        on_delete=models.CASCADE, # 删除作者时，文章也删除
        related_name='posts',    # 反向引用：user.posts.all()
    )

# on_delete 选项：
# CASCADE     → 级联删除（删作者，文章也删）
# PROTECT     → 保护（有文章的作者不能删）
# SET_NULL    → 设为 NULL（需要 null=True）
# SET_DEFAULT → 设为默认值
# DO_NOTHING  → 什么都不做（不推荐）

# 使用
post = Post.objects.get(id=1)
post.author          # 获取文章的作者（正向）
user.posts.all()     # 获取用户的所有文章（反向）

🔗 多对多（ManyToManyField）

# 文章和标签：一篇文章多个标签，一个标签对应多篇文章
class Tag(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=50, unique=True)

class Post(models.Model):
    tags = models.ManyToManyField(Tag, related_name='posts', blank=True)

# 使用
post.tags.add(tag1, tag2)       # 添加标签
post.tags.remove(tag1)          # 移除标签
post.tags.all()                 # 获取文章的所有标签
tag.posts.all()                 # 获取标签下的所有文章

# 创建时添加
post = Post.objects.create(title='Hello', author=user)
post.tags.set([tag1, tag2, tag3])  # 设置标签（覆盖）

🔗 一对一（OneToOneField）

# 用户和用户资料：一个用户只有一份资料
class Profile(models.Model):
    user = models.OneToOneField(User, on_delete=models.CASCADE, related_name='profile')
    bio = models.TextField(blank=True)
    avatar = models.ImageField(upload_to='avatars/', blank=True)

# 使用
user.profile.bio     # 获取用户的个人简介
profile.user         # 获取资料对应的用户

📊 关系对比

5. QuerySet 基础查询

📖 获取所有 / 获取单个

# 获取所有记录
all_posts = Post.objects.all()          # SELECT * FROM posts

# 获取单个
post = Post.objects.get(id=1)           # 获取 id=1 的文章（不存在会报错）
post = Post.objects.get(pk=1)           # pk = primary_key（等价于 id=1）

# 安全获取（不存在返回 None）
post = Post.objects.filter(id=1).first()

# 获取或返回 404
from django.shortcuts import get_object_or_404
post = get_object_or_404(Post, pk=1)    # 不存在返回 404 页面

🔍 过滤查询

# filter（返回 QuerySet，可能有多条）
published = Post.objects.filter(status='published')
# SELECT * FROM posts WHERE status = 'published'

recent = Post.objects.filter(views__gte=100)
# SELECT * FROM posts WHERE views >= 100

# exclude（排除符合条件的）
not_draft = Post.objects.exclude(status='draft')
# SELECT * FROM posts WHERE status != 'draft'

# 链式过滤
popular_published = Post.objects.filter(status='published').filter(views__gte=100)
# SELECT * FROM posts WHERE status='published' AND views >= 100

📋 字段查找（Field Lookups）

6. QuerySet 进阶查询

📊 排序与切片

# 排序
Post.objects.order_by('created_at')       # 升序
Post.objects.order_by('-created_at')      # 降序（- 表示降序）
Post.objects.order_by('-views', 'title')  # 先按浏览量降序，再按标题升序

# 切片（对应 SQL 的 LIMIT + OFFSET）
Post.objects.all()[:5]                    # 前 5 条
Post.objects.all()[5:10]                  # 第 6-10 条

# 去重
Post.objects.values('category').distinct()

🔗 跨关系查询（JOIN）

# 查询作者名为 "alice" 的所有文章
Post.objects.filter(author__username='alice')
# SELECT * FROM posts INNER JOIN users ON posts.author_id = users.id
#                   WHERE users.username = 'alice'

# 查询分类名为 "Python" 的文章
Post.objects.filter(category__name='Python')

# 双下划线链式跨越
Post.objects.filter(author__profile__bio__contains='Python')

📋 Q 对象（复杂条件）

from django.db.models import Q

# OR 条件
Post.objects.filter(Q(views__gte=100) | Q(status='published'))
# WHERE views >= 100 OR status = 'published'

# NOT 条件
Post.objects.filter(~Q(status='draft'))
# WHERE status != 'draft'

# 复合条件
Post.objects.filter(
    Q(status='published') & (Q(title__contains='Django') | Q(title__contains='Flask'))
)
# WHERE status='published' AND (title LIKE '%Django%' OR title LIKE '%Flask%')

7. 聚合与分组

from django.db.models import Count, Sum, Avg, Max, Min

# 聚合函数
Post.objects.aggregate(total_views=Sum('views'))
# {'total_views': 12345}

Post.objects.aggregate(avg_views=Avg('views'), max_views=Max('views'))
# {'avg_views': 123.5, 'max_views': 5000}

# 分组统计（annotate = GROUP BY）
from django.db.models import Count

# 每个分类的文章数量
Category.objects.annotate(post_count=Count('posts')).values('name', 'post_count')
# [{'name': 'Python', 'post_count': 15}, {'name': 'Flask', 'post_count': 8}]

# 每个作者的文章数，按数量降序
Post.objects.values('author__username').annotate(count=Count('id')).order_by('-count')

# 筛选分组结果（HAVING）
Category.objects.annotate(post_count=Count('posts')).filter(post_count__gte=5)
# 只返回文章数 >= 5 的分类

8. 数据库迁移

🔄 Django 迁移 vs Flask-Migrate

# 迁移四步法
# 1. 修改 models.py（添加字段、新建模型等）
# 2. 生成迁移文件
python manage.py makemigrations
# 输出：Migrations for 'blog':
#   blog/migrations/0001_initial.py
#     - Create model Post
#     - Create model Category

# 3. 查看迁移会执行的 SQL
python manage.py sqlmigrate blog 0001

# 4. 执行迁移
python manage.py migrate
# 输出：Applying blog.0001_initial... OK

💡 Django 迁移的优势：

• 自动检测模型变化，生成迁移文件
• 迁移文件是 Python 代码，可以自定义数据迁移
• sqlmigrate 可以预览 SQL，安全第一
• 支持多应用独立迁移
• 迁移文件应该提交到 Git

9. Meta 选项

class Post(models.Model):
    # ... 字段定义 ...

    class Meta:
        # 表名（默认：app名_类名小写，如 blog_post）
        db_table = 'posts'

        # 排序（默认排序）
        ordering = ['-created_at']

        # 唯一约束
        unique_together = [['author', 'slug']]  # 同一作者的 slug 不能重复

        # 人类可读名称
        verbose_name = '文章'
        verbose_name_plural = '文章'

        # 索引
        indexes = [
            models.Index(fields=['-created_at']),
            models.Index(fields=['author', 'status']),
        ]

10. 今日练习

🏋️ 练习 1：博客模型

# 完善 Day59 的博客项目模型：
# - Category：name, description
# - Post：title, content, summary, status, views, author(FK), category(FK), tags(M2M)
# - Tag：name
# - Comment：content, author(FK), post(FK), created_at
# 要求：定义好所有关系和 Meta

🏋️ 练习 2：QuerySet 查询

# 完成以下查询（用 Django shell 验证）：
# 1. 获取所有已发布文章
# 2. 获取浏览量前 10 的文章
# 3. 搜索标题包含 "Django" 的文章
# 4. 获取某个分类下的所有文章
# 5. 统计每个分类的文章数量
# 6. 获取某个用户发表的所有评论

🏋️ 练习 3：数据库迁移

# 1. 为模型生成初始迁移
# 2. 用 sqlmigrate 查看 SQL
# 3. 执行迁移
# 4. 给 Post 添加 tags 字段（ManyToManyField）
# 5. 生成迁移并执行
# 6. 验证数据未丢失

11. 今日小结

🚀 明日预告：Day 61 — Django 视图层

模型层就绪了，明天深入视图层——函数视图（FBV）vs 类视图（CBV）、HttpRequest/HttpResponse、重定向、装饰器。让你的 Django 应用真正能响应用户的请求！