第 66 课：Django 模型（Models）与 ORM

学习目标

完成本课学习后，你将能够：

理解 Django 模型（Model）的基本概念及其与数据库表的关系。
掌握使用 Django 模型类定义数据表结构（字段类型、选项）。
学会使用 Django ORM（对象关系映射）进行数据的创建（Create）、查询（Read）、更新（Update）和删除（Delete），即 CRUD 操作。
初步了解模型之间的关系（如一对多关系）的定义。

核心概念

在上一课中，我们创建了第一个 Django 项目和应用。现在，我们将学习如何使用模型来定义应用的数据结构。

1. 模型（Model）是什么？ 想象一下，你在设计一个图书馆管理系统。你需要记录"图书"和"作者"的信息。在数据库里，你会创建"Books"表和"Authors"表。在 Django 中，模型（Model）就是用 Python 代码来定义这些数据库表结构的蓝图。每个模型类对应数据库中的一张表，类中的属性（字段）对应表中的列。

2. ORM 是什么？ ORM 全称是 Object-Relational Mapping（对象关系映射）。你可以把它理解为一个"翻译官"。它让你可以用 Python 的代码（操作 Python 对象）来与数据库进行交互，而不需要直接编写 SQL 语句。当你创建、查询、修改或删除一个模型实例（数据库表中的一行记录）时，ORM 会自动将其翻译成对应的 SQL 语句并执行。

3. 主要步骤

在应用的 models.py 文件中定义你的模型。
运行数据库迁移（Migrate）命令，让 Django 根据你的模型定义在数据库中创建（或修改）真实的表。
在视图、管理命令或其他代码中，使用 Django 提供的"管理器"（Manager，通常是 objects）通过 ORM 来操作数据。

代码示例

让我们为一个简单的博客系统创建两个模型：Author（作者）和 Article（文章）。一个作者可以有多篇文章。

首先，在你的应用（假设应用名为 blog）的 models.py 文件中编写如下代码：

# blog/models.py
from django.db import models

# 定义作者模型
class Author(models.Model):
    # CharField: 字符串字段，max_length是必须参数
    name = models.CharField(max_length=100)
    email = models.EmailField(unique=True) # EmailField会进行邮箱格式验证，unique=True表示该字段值必须唯一

    # 定义一个方法，让打印作者对象时显示名字，而不是默认的 "Author object (1)"
    def __str__(self):
        return self.name

# 定义文章模型
class Article(models.Model):
    # 定义文章的标题（字符串）
    title = models.CharField(max_length=200)
    # 定义文章内容（长文本）
    content = models.TextField()
    # 定义发布日期和时间（自动设置为创建时的时间，之后不再更改）
    pub_date = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    # 定义作者字段，建立"多对一"关系
    # ForeignKey表示多对一关系，'Author'指向Author模型
    # on_delete=models.CASCADE 表示当关联的作者被删除时，该作者的所有文章也被删除
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

    # 同样，自定义打印输出
    def __str__(self):
        return self.title

代码解析：

models.Model: 所有 Django 模型都必须继承自 django.db.models.Model。
字段类型：CharField（字符串）、EmailField（邮箱）、TextField（大文本）、DateTimeField（日期时间）、ForeignKey（外键，用于定义关系）。
字段选项：max_length（最大长度）、unique（唯一）、auto_now_add（自动设置创建时间）。
__str__ 方法：这是一个 Python 魔术方法。当你打印一个模型实例（例如 print(my_article)）或将其显示在 Django 管理后台时，它决定了显示的内容，使数据更易读。

定义好模型后，我们需要创建迁移文件并执行迁移：

# 在项目根目录下执行
# 1. 创建迁移文件（根据models.py的变化生成一个记录）
python manage.py makemigrations
# 2. 执行迁移（在数据库中真正创建表）
python manage.py migrate

现在，让我们使用 ORM 来操作这些数据。这通常在 Django 视图、交互式 Shell 或管理命令中进行。这里我们使用 Django 交互式 Shell 来演示：

# 启动Django Shell
python manage.py shell

# 在Django Shell中演示ORM操作
from blog.models import Author, Article
from django.utils import timezone

# --- 创建数据（Create）---
# 1. 创建一个作者对象并保存到数据库
author_john = Author(name='John Doe', email='[email protected]')
author_john.save() # 调用save()方法将数据写入数据库

# 2. 创建文章，并关联到作者
article1 = Article(
    title='Django入门指南',
    content='本文介绍如何开始使用Django...',
    author=author_john # 关联作者对象
)
article1.save()

# --- 查询数据（Read）---
# 1. 查询所有作者
all_authors = Author.objects.all()
print(all_authors) # <QuerySet [<Author: John Doe>]>

# 2. 根据条件查询单个作者
author = Author.objects.get(email='[email protected]')
print(author.name) # John Doe

# 3. 查询John Doe的所有文章
john_articles = article_set.all() # 通过反向关系查询
# 或者更明确地：john_articles = Article.objects.filter(author=author_john)
print(john_articles) # <QuerySet [<Article: Django入门指南>]>

# 4. 使用链式过滤
recent_articles = Article.objects.filter(pub_date__gte=timezone.now()).order_by('-pub_date')

# --- 更新数据（Update）---
# 更新作者的名字
author_john.name = 'John Smith'
author_john.save() # 必须再次调用save()来保存更改

# 或者，直接更新数据库中的多个对象
Author.objects.filter(name='John Smith').update(name='John Doe')

# --- 删除数据（Delete）---
# 删除特定的文章
article1.delete()

# 删除作者（注意：因为设置了on_delete=CASCADE，这也会删除该作者关联的所有文章！）
author_john.delete()

实践练习

练习一：基础模型定义 在一个新的 Django 应用 library 中，定义一个 Book 模型。

要求字段：title (书名，字符串，最大200字符)、author (作者名，字符串，最大100字符)、isbn (国际标准书号，字符串，最大13字符，必须唯一)、published_date (出版日期)。
为 Book 类添加 __str__ 方法，返回书名。

练习二：ORM 基础操作 基于练习一的 Book 模型，在 Django Shell 中完成以下操作：

创建一本名为 "Python Crash Course" 的书，作者为 "Eric Matthes"，ISBN 为 "978-1593276034"。
查询所有作者名为 "Eric Matthes" 的书籍。
将这本书的出版日期更新为 "2019-05-03"。
查询 ISBN 以 "978" 开头的书籍（提示：使用 startswith 查找）。

练习三：关联模型 在 library 应用中，修改或添加模型，实现：

定义一个 Publisher (出版社) 模型，包含 name 和 location。
在 Book 模型中添加一个字段 publisher，使其与 Publisher 建立"多对一"的关系（即一个出版社可以出版多本书）。

常见错误

忘记运行迁移命令：只修改了 models.py，但没有执行 makemigrations 和 migrate。数据库结构不会改变，程序会报错（如 OperationalError: no such table）。
字段类型选择错误：例如，用 CharField 存储用户年龄（应使用 IntegerField），或给 CharField 忘记设置 max_length 参数。
查询过滤条件写错：ORM 的过滤语法是 field__lookuptype=value（双下划线）。例如，过滤价格大于100是 price__gt=100，而不是 price>100。常用查找类型有：exact, iexact, contains, gt, lt, gte, lte, in, startswith 等。
误解 ForeignKey 的 on_delete 选项：on_delete 决定了当关联的外键对象（如作者）被删除时，当前对象（如文章）该如何处理。CASCADE 是级联删除，PROTECT 是阻止删除，SET_NULL 是设为空（需要设置 null=True）。选错可能导致数据意外丢失或删除失败。
忘记调用 save() 方法：创建新对象 (obj = Model(...)) 或修改现有对象属性后，必须调用 obj.save() 才能将更改持久化到数据库。

小结

模型（Model） 是 Django 中定义数据库表结构的 Python 类，每个类对应一张数据库表，类属性对应表的列（字段）。
ORM（对象关系映射） 允许你通过操作 Python 对象来完成数据库的增删改查（CRUD），无需直接编写 SQL。
定义模型后，必须运行 makemigrations 和 migrate 命令来同步数据库结构。
主要的 ORM 操作：
- 创建：obj = Model(...); obj.save()
- 查询：Model.objects.all(), Model.objects.get(...), Model.objects.filter(...)
- 更新：obj.field = new_value; obj.save() 或 Model.objects.filter(...).update(...)
- 删除：obj.delete()
使用 ForeignKey 等字段定义模型之间的关系，并注意 on_delete 参数的选择。
定义 __str__ 方法可以让你的对象在调试和管理界面中显示得更友好。

练习编辑器

python