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Django 模型与 ORM 全解析（一）：从基础到实战的完整指南

news 2025/9/23 12:45:38

前面已经通过两篇文章，带大家了解了Django第一个项目的环境的搭建和相关概念，还带大家了解了settings中的一些基本的常用的配置。了解到了Django使用的MTV 架构：

模型（Model）：处于 MTV 模式底层，是数据存取层（数据库）。
模板（Template）：位于 MTV 模式顶层，是表现层（前端逻辑代码）。
视图（View）：处于 MTV 模式中间层，是业务逻辑层（后端页面）。
URL 分发器：虽未在 MTV 名称中体现，但至关重要，相当于 MVC 模式中的控制器（Controller）。它使用正则表达式匹配 URL，将 URL 页面请求分发给不同的视图处理，再由视图调用相应的模型和模板。

因为前端的可以使用HTML和Vue等技术来实现，所以接下来主要是和大家介绍视图层（View）以及模型（Model），这篇文章小宁带大家一起了解一下模型层（Model）。

一、引言

1.1 Django “数据驱动” 开发的核心逻辑

在 Django 开发中，所有业务功能最终都围绕 “数据” 展开 —— 用户信息、商品数据、文章内容等都需要存储和管理。而模型（Model）正是 Django 对数据库表的抽象封装，ORM（对象关系映射）则作为中间层，让开发者无需编写复杂 SQL，直接用 Python 代码操作数据库，极大降低了数据库操作的门槛。

1.2 ORM 如何简化数据库操作

传统开发中，操作 MySQL 需要编写SELECT * FROM table WHERE ...这类 SQL 语句，且不同数据库（如 MySQL、PostgreSQL）的 SQL 语法存在差异。Django ORM 则实现了 “Python 对象→数据库表” 的自动映射：定义一个 Python 类（模型）即对应一张数据库表，调用Model.objects.all()即可获取所有数据，无需关注底层 SQL 实现，还能兼容多种数据库。

二、Django 模型基础

2.1 认识 Django 模型

2.1.1 模型的本质

Django 模型是继承自django.db.models.Model的 Python 类，它并非直接操作数据库，而是通过类的结构 “描述” 数据库表的结构 —— 类名对应表名，类的属性对应表的字段，类的实例对应表中的一条记录。

2.1.2 模型的核心作用

模型的核心价值体现在四方面：

  • 定义数据结构：明确字段类型（如字符串、日期）和约束（如最大长度、是否唯一）；
  • 提供操作接口：通过objects管理器提供增删改查（CRUD）方法；
  • 实现数据验证：自动校验字段格式（如EmailField校验邮箱格式）；
  • 处理数据库关系：支持一对多、一对一、多对多等关联关系。

2.1.3 模型与数据库的映射关系

映射关系是理解模型的关键，以 “图书（Book）” 模型为例：

Django 模型概念数据库概念示例
模型类（Book）数据库表book表
类属性（title）表字段title字段（VARCHAR 类型）
类实例（book = Book (...)）表记录book表中一条包含标题、作者的记录

2.2 模型与 ORM

2.2.1 什么是 ORM？

ORM 是一种程序设计技术，它将面向对象编程中的 “对象” 与关系型数据库中的 “表” 关联起来，通过元数据（如模型的字段定义）实现两者之间的自动转换，让开发者用操作对象的方式操作数据库。

2.2.2 Django ORM 的核心优势

Django ORM 的优势可总结为三点：

  • 跨数据库兼容：同一套 Python 代码可操作 MySQL、PostgreSQL、SQLite 等，无需修改语法；
  • 自动生成 SQL：调用Model.objects.filter(...)时，ORM 会根据数据库类型自动生成对应的 SQL 语句；
  • 降低学习成本：无需深入学习 SQL，掌握 Python 基础即可操作数据库。

2.2.3 Django 模型与 ORM 的工作流程

以 “创建图书记录” 为例，流程如下：

  1. 开发者编写Book.objects.create(title="Django 5教程", author="张三")；
  2. ORM 层解析该 Python 代码，生成 MySQL 语句INSERT INTO book (title, author) VALUES ("Django 5教程", "张三")；
  3. ORM 将 SQL 语句发送给 MySQL 数据库执行，完成数据插入；

2.3 模型与 MySQL

2.3.1 安装 MySQL 驱动

Django 操作 MySQL 需要依赖 Python 驱动，常用两种选择：

  • pymysql：纯 Python 实现，安装简单，适合开发环境，命令：pip install pymysql；
# 使用清华大学镜像源
pip install PyMySQL -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
  • mysqlclient：C 语言实现，性能更优，适合生产环境，命令：pip install mysqlclient（若安装失败，需先安装 MySQL 开发依赖，如 Ubuntu 的libmysqlclient-dev）。
pip install mysqlclient

2.3.2 配置 settings.py

在 Django 项目的settings.py中，通过DATABASES配置 MySQL 连接信息，示例如下（文档中提供的标准配置）：

DATABASES = {'default':{'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',  # 数据库引擎为MySQL'NAME': 'csdn',  # 数据库名称'USER': 'root',    # 数据库⽤户名'PASSWORD': '123456',   # 数据库密码'HOST': '127.0.0.1',   # 数据库服务器地址'PORT': '3306',    # 数据库端⼝号}
}

2.3.3 避坑指南

  • 错误 1：ModuleNotFoundError: No module named 'MySQLdb'：未安装驱动，安装pymysql或mysqlclient即可；

  • 错误 2：Access denied for user 'myuser'@'localhost'：用户名或密码错误，检查USER和PASSWORD参数；

  • 错误 3：Unknown database 'mydatabase'：数据库未创建，需先在 MySQL 中执行CREATE DATABASE mydatabase;。

2.4 定义第一个 Django 模型

2.4.1 模型定义的位置

Django 模型必须定义在 “应用（App）” 的models.py中 —— 每个 App 对应一个业务模块（如 “图书管理” App），模型则是该模块的数据结构描述。若还未创建 App，需先执行python manage.py startapp myapp。

2.4.2 基础模型案例

Book模型定义，包含图书标题、作者、出版日期、价格等核心字段，代码如下：

from django.db import modelsclass Book(models.Model):"""Book模型类，用于表示图书信息"""# 图书标题：字符串类型，最大长度200title = models.CharField(max_length=200)# 作者：字符串类型，最大长度100author = models.CharField(max_length=100)# 出版日期：日期类型publication_date = models.DateField()# 价格：十进制类型，最多5位数字，小数点后2位（如99.99）price = models.DecimalField(max_digits=5, decimal_places=2)def __str__(self):"""返回图书标题作为对象的字符串表示（在admin界面显示）"""return self.title

2.4.3 模型使用的完整流程

定义模型后，需经过 5 步(定义→生成迁移→应用迁移→视图 / 模板调用)才能正常使用，每一步均来自文档的标准流程：

1. 创建迁移文件：Django 根据模型生成数据库表结构的 “蓝图”，命令：

前提：配置好 “2.3.2 配置 settings.py”的数据库配置，然后建立好自己的表。

python manage.py makemigrations myapp  # myapp为App名称

执行后会在myapp/migrations目录下生成迁移文件（如0001_initial.py）。

2. 应用迁移：将迁移文件对应的表结构创建到数据库中，命令：

python manage.py migrate myapp

执行后，MySQL 中会自动创建book表（表名默认是 “App 名_模型名小写”，如myapp_book）。

3.在视图中使用模型：在myapp/views.py中查询模型数据，传递给模板：

from django.shortcuts import render
from .models import Bookdef book_list(request):books = Book.objects.all()  # 获取所有图书数据return render(request, 'books/list.html', {'books': books})  # 传递给模板

4. 在模板中使用模型数据：在templates/books/list.html中渲染数据，文档中的示例如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><title>图书列表</title>
</head>
<body><h1>图书列表</h1>{% if books %}{% for book in books %}<div class="book"><div class="book-title">{{ book.title }}</div><div class="book-author">作者: {{ book.author }}</div><div class="book-price">价格: ¥{{ book.price }}</div>{% if book.publication_date %}<div>出版日期: {{ book.publication_date }}</div>{% endif %}</div>{% endfor %}{% else %}<p>暂无图书信息。</p>{% endif %}
</body>
</html>

5. 配置 URL 路由：在myapp/urls.py和主应用url.py中定义路由，关联视图函数：

from django.urls import path, include
urlpatterns = [path('smyapp1/',include('Smyapp1.urls')),]

from django.urls import path
from . import viewsurlpatterns = [path('books/', views.book_list, name='book_list'),  # 图书列表路由
]

测试：

①在数据库中添加数据

②在浏览器中输入：http://127.0.0.1:8000/smyapp1/books/

三、模型的核心组件：字段、关系与元数据

3.1 字段类型

3.1.1 常用字段类型详解

Django 提供多种字段类型，对应数据库的不同数据类型，文档中重点介绍的常用类型如下：

其中，DateTimeField的两个常用参数需注意：

  • auto_now_add=True：创建记录时自动填充当前时间（仅一次）；
  • auto_now=True：每次保存记录时自动更新为当前时间（如更新时间）。

3.1.2 字段类型选择原则

选择字段类型时需遵循 “最小必要” 原则：

  • 短文本用CharField（如用户名，长度固定），长文本用TextField（如文章内容，长度不确定）；
  • 金额类数据必须用DecimalField（避免FloatField的浮点误差）；
  • 时间类数据根据是否需要 “时分秒” 选择DateField或DateTimeField。

3.2 字段约束：

3.2.1 核心字段约束

字段选项用于配置字段的约束和默认行为，本文中重点介绍的核心选项如下：

3.2.2 字段选项的常见误区

很多开发者混淆null和blank，两者的核心区别在于：

  • null=True：针对数据库 —— 允许字段在数据库中存储为 NULL 值；
  • blank=True：针对表单 —— 允许表单提交时该字段为空（不影响数据库存储）。
    正确搭配示例：
  • 可选的文本字段（如 “个人简介”）：bio = models.TextField(null=True, blank=True)（数据库可存 NULL，表单可空）；
  • 必选但允许空字符串的字段（如 “备注”）：remark = models.CharField(max_length=200, blank=True, null=False)（表单可空，数据库存空字符串而非 NULL）。

3.3 关联关系字段

数据库表之间常存在关联关系（一对多、一对一、多对多），Django 通过专门的字段类型实现这些关系，文档中详细介绍了三种核心关联类型。

3.3.1 一对多关系：ForeignKey（外键）

1.定义语法（文档示例）：

# 父模型：作者（一个作者对应多本书）
class Author(models.Model):name = models.CharField(max_length=100)email = models.EmailField()def __str__(self):return self.name# 子模型：图书（多本书对应一个作者）
class Book(models.Model):title = models.CharField(max_length=200)# 外键关联Author，on_delete指定关联删除规则author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)publication_date = models.DateField()def __str__(self):return self.title

2.on_delete 选项详解：on_delete用于指定 “当父表记录被删除时，子表关联记录的处理方式”，文档中重点介绍的选项如下：

on_delete 值作用适用场景
CASCADE级联删除：删除父记录时，子记录也删除作者删除时，其所有图书也删除
PROTECT阻止删除：若有子记录，父记录无法删除班级删除时，若有学生则不允许删除
SET_NULL设为 NULL：删除父记录时，子记录关联字段设为 NULL（需字段允许 null=True）作者删除时，其图书的作者字段设为 “未知”
SET_DEFAULT设为默认值：删除父记录时，子记录关联字段设为默认值（需配置 default）部门删除时，员工的部门字段设为 “默认部门”
DO_NOTHING不做任何操作：仅删除父记录，子记录关联字段保留原值（可能导致数据不一致，谨慎使用）特殊场景，需手动处理关联

3.正向查询与反向查询：

  • 正向查询（子→父）：通过子模型的外键字段直接访问父模型，如book.author（通过图书查作者）；
  • 反向查询（父→子）：通过父模型的 “子模型_set” 属性访问子模型，如author.book_set.all()（通过作者查所有图书）。

3.3.2 一对一关系：OneToOneField

一对一关系表示 “两个表的记录一一对应”—— 一个记录在另一个表中仅对应一个记录（如一个用户仅对应一个用户资料）。

1.适用场景：扩展已有模型的字段（如 Django 内置User模型无法直接修改，可通过一对一关联UserProfile扩展字段）。

2.定义语法（文档示例）：

# 父模型：用户（Django内置或自定义）
class User(models.Model):username = models.CharField(max_length=100)email = models.EmailField()def __str__(self):return self.username# 子模型：用户资料（与User一对一关联）
class UserProfile(models.Model):# 一对一关联User，级联删除（用户删除时，资料也删除）user = models.OneToOneField(User, on_delete=models.CASCADE)# 扩展字段：个人简介、头像bio = models.TextField()avatar = models.ImageField(upload_to='avatars/')def __str__(self):return f"{self.user.username}的资料"

3.查询方式：

  • 正向查询：user_profile.user（通过资料查用户）；
  • 反向查询：user.userprofile（通过用户查资料，无需 “_set”，因一对一唯一）。

3.3.3 多对多关系：ManyToManyField

多对多关系表示 “两个表的记录互相多对应”—— 一个表的一条记录可对应另一个表的多条记录，反之亦然（如一篇文章可对应多个标签，一个标签可对应多篇文章）。

1.适用场景：需要 “多对多映射” 的场景，如标签、角色权限。

2.定义语法（文档示例）：Django 会自动创建中间表，存储两个表的关联关系，无需手动定义中间表：

# 父模型：标签
class Tag(models.Model):name = models.CharField(max_length=50)  # 标签名，如“Python”“Django”def __str__(self):return self.name# 子模型：文章（与Tag多对多关联）
class Article(models.Model):title = models.CharField(max_length=200)  # 文章标题content = models.TextField()              # 文章内容# 多对多关联Tag，自动创建中间表tags = models.ManyToManyField(Tag)def __str__(self):return self.title

3.查询方式：

  • 正向查询（文章→标签）：article.tags.all()（获取文章的所有标签）；
  • 反向查询（标签→文章）：tag.article_set.all()（获取标签对应的所有文章）。

3.4 自定义模型字段

3.4.1 自定义字段的场景

若内置字段无法匹配特殊业务场景（如存储十六进制颜色值、手机号格式校验），可通过继承 Django 内置字段，自定义字段类型。比如以 “存储十六进制颜色值” 为例，演示了自定义字段的实现。

3.4.2 自定义字段示例

需求：数据库存储 “不带 #的 6 位十六进制值”（如FF0000），Python 代码中处理为 “带 #的标准格式”（如#FF0000），自定义ColorField代码如下（来自文档）：

from django.db import modelsclass ColorField(models.CharField):"""自定义字段：处理十六进制颜色值"""def __init__(self, *args, **kwargs):# 强制设置max_length=7（# + 6位字符，如#FF0000）kwargs['max_length'] = 7super().__init__(*args, **kwargs)def from_db_value(self, value, expression, connection):"""从数据库读取值时：给不带#的值添加#"""if value is None:return value# 若数据库值不带#，则添加（避免重复添加）return f'#{value}' if not value.startswith('#') else valuedef to_python(self, value):"""将Python值转换为数据库存储格式：去除#"""if isinstance(value, str) and value.startswith('#'):return value[1:]  # 去除#，如#FF0000→FF0000return value  # 若已不带#，直接返回

3.4.3 自定义字段的核心方法

自定义字段需重写两个核心方法，实现 “数据库值” 与 “Python 值” 的转换：

  • from_db_value()：数据库→Python：从数据库读取值后，转换为 Python 中方便使用的格式；
  • to_python()：Python→数据库：将 Python 代码中传入的值，转换为数据库可存储的格式。

3.5 Meta 类

3.5.1 Meta 类的作用

Meta 类是模型内部的一个子类，用于配置模型的 “元数据”—— 即模型本身的属性（而非数据字段），如数据库表名、默认排序、admin 界面显示名称等。

3.5.2 常用 Meta 选项

Meta 类是模型内部的一个子类，用于配置模型的 “元数据”—— 即模型本身的属性（而非数据字段），如数据库表名、默认排序、admin 界面显示名称等。

常用 Meta 选项如下，以Book模型为例：

class Book(models.Model):title = models.CharField(max_length=200)author = models.CharField(max_length=100)publication_date = models.DateField()# Meta类：配置模型元数据class Meta:# 1. 默认排序：按出版日期降序（最新出版的在前）ordering = ['-publication_date']  # 字段前加“-”表示降序# 2. admin界面显示名称（单数/复数）verbose_name = '图书'        # 单数名称（如“图书”）verbose_name_plural = '图书' # 复数名称（避免默认加“s”，如“图书s”）# 3. 自定义数据库表名（默认是“app名_模型名小写”，如myapp_book）db_table = 'book'# 4. 创建索引：为title和author创建复合索引，加速多字段查询indexes = [models.Index(fields=['title', 'author']),]

各选项的作用详解：

  • ordering：默认排序字段，查询时若未指定order_by()，则按该选项排序（如ordering=['-id']按主键降序）；
  • verbose_name/verbose_name_plural：admin 界面中模型的显示名称，中文项目必须配置，否则显示英文且复数加 “s”；
  • db_table：自定义数据库表名，避免 Django 自动生成的 “app_模型” 格式（如将myapp_book改为book）；
  • indexes：为字段创建索

3.5.3 Meta 类的使用技巧

若多个模型共享相同的 Meta 配置（如默认排序、verbose_name 格式），可通过 “模型继承” 实现 Meta 类的复用。例如，父模型定义基础 Meta 配置，子模型继承并扩展：

# 父模型：抽象基类（后续章节详解）
class BaseModel(models.Model):created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)class Meta:abstract = True  # 标记为抽象基类（不创建表）ordering = ['-created_at']  # 默认按创建时间降序# 子模型：继承BaseModel的Meta配置
class Book(BaseModel):title = models.CharField(max_length=200)class Meta(BaseModel.Meta):  # 继承父类Metaverbose_name = '图书'  # 扩展自定义名称db_table = 'book'

四、总结

本篇我们吃透了 Django 模型与 ORM 的核心基础 —— 用 Python 类抽象数据库表，靠 ORM 实现 “对象操作替代 SQL”，这才是 Django 高效开发的秘诀～

从模型定义的映射逻辑，到 MySQL 连接的配置要点，再到 “定义→迁移→渲染” 的 7 步落地闭环，每一步都是数据层的基石。尤其是字段类型的精准选择、3 种关联关系的配置技巧，还有 Meta 类的灵活用法，这些组件直接决定了数据结构的健壮性。

你是不是也踩过迁移文件冲突、关联查询混乱的坑？其实打好基础就不怕～ 下篇我们解锁 ORM 增删改查实战和性能优化，一起把 “骨架” 填成能跑的 “肌肉”！

觉得有用就点个赞吧，评论区聊聊你遇到的模型问题，一起精进！👇

http://www.dtcms.com/a/395867.html

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