1.3 Django 主要功能模块

1.3.1 Django中的ORM

ORM：对象映射关系

  • ORM（Object Relational Mapping，对象映射关系）：把对象与数据库中的表关联起来，对象的属性映射到表的各个字段，还把对表的操作对应到对象的操作，实现了对象到SQL，SQL到对象的过程转换
  • Django的ORM：使用了多种常用的数据库，PostgreSQL，MySQL，Oracle等
  • Django把表模型定义为Model，定义过程比较简单，只需要集成django.db.models中的Model类就可以了，Model类中的每一个属性都能映射到表的对应字段
  • 针对数据库中提供的字段类型，Django ORM都有对应的*Filed表示
    • CharField，TextField，DateField等
  • 对于数据库表的增删改查，Django也提供了简单且优雅的API

例子

  • 系统中存在一张User表，有name和password两个字符型的字段，如何利用Django的ORM实现User Model
class User(models.Model):
 name = models.CharField(max_length=150)
 password = models.CharField(max_length=128)
  • 检索系统中的所有User记录
User.objects.all()
  • 检索系统中name含有a的所有User记录
User.Objects.filter(name__contains='a')
  • 创建name是b，password是c的User记录
User.Objects.create(name='b',password='c')

1.3.2 用户模块与权限系统

设计思想，思考

开发任何一个站点都需要有用户的概念，用户登录，注销过程，用户浏览页面，订阅消息等功能，都需要由用户系统实现

Django提供的用户模块，能够快速实现与用户相关的基本功能

有了用户的概念，还需要对用户做一些区分，那些是普通用户，那些是管理员用户，那些是超级管理员用户

Django提供了权限系统作为解决方案

用户模块

Django的用户模块定义在auth应用中，主要提供的功能

  • 实现用户与用户组，维护用户与用户组的关系
  • 权限系统的逻辑设计
  • 对每个Model添加增删改的权限
  • 用户与用户组的权限定义
  • 用户鉴权与登录功能
  • 登录，注销，权限验证等功能相关的函数和装饰方法

1.3.3 Admin后台管理系统

  • 针对数据存储表构建后台管理系统
  • Django 提供了 Admin Web后台管理系统进行解决
  • 新建项目系统之后，几乎不用做任何配置，Django就设置害了后台管理的功能
  • 原生的Admin可以利用Model Admin实现个性化定制，如：针对字段值过滤，搜索功能，排序功能，针对数据表字段的展示顺序规则定义功能，字段归类功能等

1.3.4 视图

MTV设计模式的V，在Django中的提现是一个Python函数或者类，接受Web请求并返回Web响应

  • 视图返回的相应可以是HTML文档
  • 可以是重定向
  • 或者Excel
# 简单的视图函数
from django.http import HttpResponse
def hello_django(request):
    return HttpResponse("<html><body>Hello Django </body></html>")


# 从django.http 模块引入HTTPResponse，是视图的相应类型
# 定义一个hello_django的函数，也是一个视图函数
# 视图返回文本相应内容，是一个HttpResponse类型的对象
  • Django规定视图函数至少需要一个参数，且第一个参数是django.http.HttpResponse类型的对象
    • 携带了Web请求的所有信息，按照约定称为：request
    • 函数的名字并不关心，通常的做法是：将函数名称对应到实现的具体功能上

1.3.5 模板系统

  • 把HTML硬编码到Python代码不是一个好的方案，原因：
    • HTML代码主要实现站点的展现形式，且展现形式往往是需要经常修改的。直接硬编码到代码中，对HTML的修改必须要修改Python代码，但是实际的业务逻辑没有改变，不利于维护
    • 业务实现上的python代码和HTML代码并不存在交集，耦合在视图中，会增加系统的复杂度，且维护起来会更加困难
  • 利用模板系统，可以将页面设计的HTML代码和用于逻辑处理的Python代码分离
  • 例子
<html><body>{{value}}</body></html>

def hello_django(request):
    return render(request,'hello.html',{'value':'Hrllo Django'})
  • 上面利用模板系统实现数据与逻辑的分离，解耦了业务处理逻辑与数据展现形式

1.3.6 表单系统Form

  • 表单系统一般比较复杂，不同的表单的处理过程又是相似的

  • 表单的完整过程

    • 不同类型的数据项在表单中渲染成功HTML向用户展示
    • 用户在表单中编辑并提交数据到后端服务器
    • 服务逻辑对数据进行验证，以及后续的处理或者提示用户输入数据有误等等

  • Django表单系统的核心Form类，提供4个主要功能

    • 自动生成HTML表单元素
    • 检查表单数据的合法性
    • 对不合法的表单数据进行回显，提示错误
    • 将表单数据转换为对应的Python数据类型

  • 例子：实现需要用户输入用户名和密码并提交验证

from django import forms
class LoginForm(forms.Form):
    name = forms.CharField()
    password = forms.CharField()

然后创建模板文件 login.html，对应

<form action="/login/" method="post">
  {% csrf_token %}
  {{ form }}
  <input type="submit" value="submit">
</form>

最后，创建试图完成登录处理逻辑

def login(request):
    if request.method == 'POST':
        form = LoginForm(request.POST)
        if form.is_valid():
            # process user login
            return HttpResponse("login success")
    else:
        form = LoginForm()
    return render(request,'login.html',{'form':form})

1.3.7 信号机制

Django 对信号机制的解释：在框架的不同位置传递特定的消息给应用程序执行特定的操作

  • 是一种观察者模式（发布-订阅模式）
  • 当系统中有event（事件）发生，一组senders（发送者）将signals（信号）发送给一组receivers（接收者），receivers再去执行预定的操作
  • Django预定的信号
    • 关于Model的执行动作信号
    • 关于Http请求的执行动作信号
  • 例子：Http请求到来的时候触发信号

  1. 实现消息接受这receiver，打印Request Coming

    def receiver(sender, **kwargs):
    print("Request Coming")

  2. 将信号绑定到receiver上面（也可以使用装饰器实现绑定）

    from django.core.signals import request_started
request_started.connect(receiver)

  3. 最后，等待Http请求到来，触发receiver的执行。Django信号机制的执行是同步的，所以，耗时的任务不可使用信号机制

1.3.8 路由系统

MTV的设计模式中

  • 用户向web站点发送请求（对应到一个URL）
  • 先到达“对应的”视图，试图如何对应，需要路由
  • Django利用URLconf构建起URL模式与试图函数之间的映射关系
  • Django路由系统配置的核心是：path
  • 基本格式
from django.urls import path
urlpatterns = [
  path(route, view, kwargs=None, name=None)
]
  • path的四个参数
    • route：标识URL的正则表达式；必填
    • view：标识试图函数；必填
    • kwargs：标识以字典的形式传递给视图的默认参数；可选
    • name：给route起一个名字，用于反向解析；可选
  • 路由匹配模式，可以把Django的URL映射类型分为3类
    • 固定URL映射：path('bbs/',views.bbs)
    • 动态URL映射:path('bbs/<int:page>',views.bbs_list)
    • 两级（多级）URL映射:path('topic/',include('topic.urls')): 将所有的topic的请求都嫁给topic这个App下面的urls去处理

1.3.9 中间件

  • 中间件是一个插件系统，嵌入到Django的Request和Response之间执行，可以对输入和输出的内容进行修改。

  • 中间件是用来定义处理所有请求和相应的通用处理框架

  • 中间件就是一个普通的Python类对象，定义了一些函数在试图执行的前后调用，这些函数称为钩子函数，且名称固定

    • process_request：在请求到来的时候调用
    • process_view：在对应的视图函数执行之前调用
    • process_exception：在视图函数抛出异常的时候调用
    • process_template_response：在视图函数有相应，且响应对象包含render方法时调用
    • process_response：在返回响应之前调用

  • 除了单个中间件执行的生命周期，Django也规定了中间件的执行顺序与配置的关系

  • 配置越靠前的中间件越先被执行，从上到下顺序地执行每一个中间件，返回的时候正好相反，按照各个中间件配置的顺序逆序执行

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  • 中间件将特定的业务处理逻辑和通用服务解耦
  • 作为一个可插拔的组件对外提供服务

1.3.10 缓存系统

  • 访问web站点的某一个服务会发现执行比较慢，这种情况发生的原因可能情况

    • 后端的复杂计算靠逻辑
    • 访问数据库系统或者文件系统造成的I/O延迟

  • 提高web站点执行效率的方法：使用缓存

  • 将经常被用户访问的页面结构保存下来，再次访问是只需要返回缓存的结果即可

  • Django能够无实现不同级别的缓存粒度

    • 缓存单个视图的结果输出
    • 缓存难以生成的片段
    • 缓存整个网站

  • Django支持多种缓存类型

    • Memcached
    • 数据库
    • 文件系统等
    • 或者根据需要开启一种或者多种缓存类型

  • 例子：缓存一个视图的结果

from django.views.decorators.cache import cache_page
@cache_page(60 * 15)
def hello_django(request):
    pass
  • 上面的代码，只比原来的视图函数多了一个cache_page装饰器，就可以将视图的结果缓存15分钟（装饰器的参数是秒）
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