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Django ORM

问题​

Django ORM 的 QuerySet 是怎么工作的？有哪些性能注意点？

答案​

Model 定义​

from django.db import models

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    email = models.EmailField(unique=True)

    class Meta:
        ordering = ["name"]
        indexes = [models.Index(fields=["email"])]

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE, related_name="books")
    published = models.DateField()
    price = models.DecimalField(max_digits=8, decimal_places=2)

QuerySet 惰性求值​

核心特性

QuerySet 是惰性的——构建查询不会立即执行 SQL，只有在迭代、切片、len()、bool() 时才真正查询数据库。

# 以下 3 行不执行任何 SQL
qs = Book.objects.filter(published__year=2024)
qs = qs.exclude(price__gt=100)
qs = qs.order_by("-published")

# 此时才执行 SQL
books = list(qs)

查询优化​

# select_related：JOIN 加载外键（一对一/多对一）
books = Book.objects.select_related("author").all()
# 生成 1 条 SQL：SELECT ... FROM book JOIN author ...

# prefetch_related：子查询加载（多对多/反向外键）
authors = Author.objects.prefetch_related("books").all()
# 生成 2 条 SQL：SELECT ... FROM author; SELECT ... FROM book WHERE author_id IN (...)

# only / defer：控制加载的字段
Book.objects.only("title", "price")  # 只加载指定字段
Book.objects.defer("content")        # 延迟加载大字段

# values / values_list：返回字典/元组，跳过模型实例化
Book.objects.values("title", "price")
Book.objects.values_list("title", flat=True)

聚合与注解​

from django.db.models import Count, Avg, F, Q

# 聚合
Book.objects.aggregate(avg_price=Avg("price"))
# {'avg_price': Decimal('45.00')}

# 注解：给每个 author 添加 book_count 字段
authors = Author.objects.annotate(book_count=Count("books"))
for a in authors:
    print(a.name, a.book_count)

# F 表达式：引用字段值，在数据库层面计算
Book.objects.update(price=F("price") * 1.1)  # 涨价 10%

# Q 对象：复杂条件组合
Book.objects.filter(Q(price__lt=20) | Q(author__name="Alice"))

常见面试问题​

答案：

方法SQL 策略适用关系SQL 数量
select_relatedJOINForeignKey, OneToOne1 条
prefetch_relatedIN 子查询ManyToMany, 反向外键2 条

Q2: 如何检测 N+1 问题？​

答案：

# django-debug-toolbar 面板显示 SQL 数量
# 或者使用 django-query-inspector
LOGGING = {
    "loggers": {
        "django.db.backends": {
            "level": "DEBUG",
            "handlers": ["console"],
        },
    },
}

更多 N+1 排查方法参考场景题 - ORM N+1 问题。

Q3: Django ORM 和 SQLAlchemy 怎么选？​

答案：

  • Django ORM：与 Django 深度集成，迁移工具好用，适合 Django 项目
  • SQLAlchemy：更灵活，支持复杂查询、异步、多数据库，适合非 Django 项目或需要精细控制 SQL 的场景

Q4: 如何执行原生 SQL？​

答案：

# 方式一：raw()——返回模型实例
users = User.objects.raw("SELECT * FROM auth_user WHERE id = %s", [user_id])

# 方式二：connection.cursor()——完全原生
from django.db import connection
with connection.cursor() as cursor:
    cursor.execute("UPDATE users SET active = %s WHERE last_login < %s", [False, cutoff])
安全提醒

始终使用参数化查询（%s 占位符），永远不要拼接字符串构建 SQL。

Q5: QuerySet 的缓存机制？​

答案：

QuerySet 在首次求值后会缓存结果。重复迭代同一 QuerySet 不会再次查询：

qs = Book.objects.all()
list(qs)  # 执行 SQL，结果缓存到 qs._result_cache
list(qs)  # 使用缓存，不再查询

# 注意：切片会创建新 QuerySet，不使用缓存
qs[0]   # 新查询：SELECT ... LIMIT 1

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