https://habr.com/ru/post/503526/

• Python
• Django

Django ORM (Object Relational Mapping) является одной из самых мощных особенностей Django. Это позволяет нам взаимодействовать с базой данных, используя код Python, а не SQL.

Для демонстрации опишу такую модель:

from django.db import models

class Blog(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=250)
    url = models.URLField()

    def __str__(self):
        return self.name

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=250)

    def __str__(self):
        return self.name

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=250)
    content = models.TextField()
    published = models.BooleanField(default=True)
    blog = models.ForeignKey(Blog, on_delete=models.CASCADE)
    authors = models.ManyToManyField(Author, related_name="posts")

Я буду использовать django-extentions, чтобы получить полезную информацию с помощью:

python manage.py shell_plus --print-sql

И так начнем:

>>> post = Post.objects.all()
>>> post
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 LIMIT 21
Execution time: 0.000172s [Database: default]
<QuerySet [<Post: Post object (1)>]>

1. Используем ForeignKey значения непосредственно

>>> Post.objects.first().blog.id
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 ORDER BY "blog_post"."id" ASC
 LIMIT 1
Execution time: 0.000225s [Database: default]
SELECT "blog_blog"."id",
       "blog_blog"."name",
       "blog_blog"."url"
  FROM "blog_blog"
 WHERE "blog_blog"."id" = 1
 LIMIT 21
Execution time: 0.000144s [Database: default]
1

А так получаем 1 запрос в БД:

>>> Post.objects.first().blog_id
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 ORDER BY "blog_post"."id" ASC
 LIMIT 1
Execution time: 0.000155s [Database: default]
1

2. OneToMany Relations

Если мы используем OneToMany отношения мы используем ForeignKey поля и запрос выглядит примерно так:

>>> post = Post.objects.get(id=1)
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 WHERE "blog_post"."id" = 1
 LIMIT 21
Execution time: 0.000161s [Database: default]

И если мы хотим получить доступ к объекту блога из объекта поста, мы можем сделать:

>>> post.blog
SELECT "blog_blog"."id",
       "blog_blog"."name",
       "blog_blog"."url"
  FROM "blog_blog"
 WHERE "blog_blog"."id" = 1
 LIMIT 21
Execution time: 0.000211s [Database: default]
<Blog: Django tutorials>

Тем не менее, это вызвало новый запрос, чтобы получить информацию из блога. Так что используйте select_related, чтобы избежать этого. Чтобы использовать его, мы можем обновить наш оригинальный запрос:

>>> post = Post.objects.select_related("blog").get(id=1)
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id",
       "blog_blog"."id",
       "blog_blog"."name",
       "blog_blog"."url"
  FROM "blog_post"
 INNER JOIN "blog_blog"
    ON ("blog_post"."blog_id" = "blog_blog"."id")
 WHERE "blog_post"."id" = 1
 LIMIT 21
Execution time: 0.000159s [Database: default]

Обратите внимание, что Django использует JOIN сейчас! И время выполнения запроса меньше, чем раньше. Кроме того, теперь post.blog будет кэширован!

>>> post.blog
<Blog: Django tutorials>

select_related так же работает с QurySets:

>>> posts = Post.objects.select_related("blog").all()
>>> for post in posts:
...     post.blog
...
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id",
       "blog_blog"."id",
       "blog_blog"."name",
       "blog_blog"."url"
  FROM "blog_post"
 INNER JOIN "blog_blog"
    ON ("blog_post"."blog_id" = "blog_blog"."id")
Execution time: 0.000241s [Database: default]
<Blog: Django tutorials>

3. ManyToMany Relations

Чтобы получить авторов постов мы используем что-то вроде этого:

>>> for post in Post.objects.all():
...     post.authors.all()
...
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
Execution time: 0.000242s [Database: default]
SELECT "blog_author"."id",
       "blog_author"."name"
  FROM "blog_author"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_author"."id" = "blog_post_authors"."author_id")
 WHERE "blog_post_authors"."post_id" = 1
 LIMIT 21
Execution time: 0.000125s [Database: default]
<QuerySet [<Author: Dmytro Parfeniuk>, <Author: Will Vincent>, <Author: Guido van Rossum>]>
SELECT "blog_author"."id",
       "blog_author"."name"
  FROM "blog_author"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_author"."id" = "blog_post_authors"."author_id")
 WHERE "blog_post_authors"."post_id" = 2
 LIMIT 21
Execution time: 0.000109s [Database: default]
<QuerySet [<Author: Dmytro Parfeniuk>, <Author: Will Vincent>]>

Похоже, мы получили запрос для каждого объекта поста. По этому, мы должны использовать prefetch_related. Это похоже на select_related но используется с ManyToMany Fields:

>>> for post in Post.objects.prefetch_related("authors").all():
...     post.authors.all()
...
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
Execution time: 0.000300s [Database: default]
SELECT ("blog_post_authors"."post_id") AS "_prefetch_related_val_post_id",
       "blog_author"."id",
       "blog_author"."name"
  FROM "blog_author"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_author"."id" = "blog_post_authors"."author_id")
 WHERE "blog_post_authors"."post_id" IN (1, 2)
Execution time: 0.000379s [Database: default]
<QuerySet [<Author: Dmytro Parfeniuk>, <Author: Will Vincent>, <Author: Guido van Rossum>]>
<QuerySet [<Author: Dmytro Parfeniuk>, <Author: Will Vincent>]>

Что только что произошло??? Мы сократили количество запросов с 2 до 1, чтобы получить 2 QuerySet-a!

4. Prefetch object

prefetch_related достаточно для большинства случаев, но это не всегда помогает избежать дополнительных запросовю К примеру, если мы используем фильтрацию Django не может использовать наши кэшированные posts, так как они не были отфильтрованы, когда они были запрошены в первом запросе. И мы получим:

>>> authors = Author.objects.prefetch_related("posts").all()
>>> for author in authors:
...     print(author.posts.filter(published=True))
...
SELECT "blog_author"."id",
       "blog_author"."name"
  FROM "blog_author"
Execution time: 0.000580s [Database: default]
SELECT ("blog_post_authors"."author_id") AS "_prefetch_related_val_author_id",
       "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."published",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_post"."id" = "blog_post_authors"."post_id")
 WHERE "blog_post_authors"."author_id" IN (1, 2, 3)
Execution time: 0.000759s [Database: default]
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."published",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_post"."id" = "blog_post_authors"."post_id")
 WHERE ("blog_post_authors"."author_id" = 1 AND "blog_post"."published" = 1)
 LIMIT 21
Execution time: 0.000299s [Database: default]
<QuerySet [<Post: Post object (1)>, <Post: Post object (2)>]>
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."published",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_post"."id" = "blog_post_authors"."post_id")
 WHERE ("blog_post_authors"."author_id" = 2 AND "blog_post"."published" = 1)
 LIMIT 21
Execution time: 0.000336s [Database: default]
<QuerySet [<Post: Post object (1)>, <Post: Post object (2)>]>
SELECT "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."published",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_post"."id" = "blog_post_authors"."post_id")
 WHERE ("blog_post_authors"."author_id" = 3 AND "blog_post"."published" = 1)
 LIMIT 21
Execution time: 0.000412s [Database: default]
<QuerySet [<Post: Post object (1)>]>

То есть, мы использовали prefetch_related, чтобы уменьшить количество запросов, но мы фактически увеличили его. Чтобы этого избежать, мы можем настроить запрос с помощью объекта Prefetch:

>>> authors = Author.objects.prefetch_related(
...     Prefetch(
...             "posts",
...             queryset=Post.objects.filter(published=True),
...             to_attr="published_posts",
...     )
... )
>>> for author in authors:
...     print(author.published_posts)
...
SELECT "blog_author"."id",
       "blog_author"."name"
  FROM "blog_author"
Execution time: 0.000183s [Database: default]
SELECT ("blog_post_authors"."author_id") AS "_prefetch_related_val_author_id",
       "blog_post"."id",
       "blog_post"."title",
       "blog_post"."content",
       "blog_post"."published",
       "blog_post"."blog_id"
  FROM "blog_post"
 INNER JOIN "blog_post_authors"
    ON ("blog_post"."id" = "blog_post_authors"."post_id")
 WHERE ("blog_post"."published" = 1 AND "blog_post_authors"."author_id" IN (1, 2, 3))
Execution time: 0.000404s [Database: default]
[<Post: Post object (1)>, <Post: Post object (2)>]
[<Post: Post object (1)>, <Post: Post object (2)>]
[<Post: Post object (1)>]

Мы использовали определенный запрос для получения постов через параметр запроса и сохранили отфильтрованные сообщения в новом атрибуте. Как мы видим, теперь у нас есть только 2 запроса в базу данных.