Django之進階相關操做

時間  2019-12-09
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1、QuerySet的特色

1.可切片

使用Python 的切片語法來限制查詢集記錄的數目 。它等同於SQL 的LIMIT 和OFFSET 子句。python

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>>> Entry.objects. all ()[:5]      # (LIMIT 5) 
>>> Entry.objects.all()[5:10]    # (OFFSET 5 LIMIT 5)

不支持負的索引（例如Entry.objects.all()[-1]）。一般，查詢集 的切片返回一個新的查詢集 —— 它不會執行查詢。sql

2.可迭代

articleList=models.Article.objects.all() for article in articleList: print(article.title)

3.惰性查詢

查詢集 是惰性執行的 —— 建立查詢集不會帶來任何數據庫的訪問。你能夠將過濾器保持一成天，直到查詢集 須要求值時，Django 纔會真正運行這個查詢。數據庫

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queryResult=models.Article.objects. all () # not hits database
 
print(queryResult) # hits database
 
for article in queryResult:
     print(article.title)    # hits database

 通常來講，只有在「請求」查詢集 的結果時纔會到數據庫中去獲取它們。當你確實須要結果時，查詢集 經過訪問數據庫來求值。django

4.緩存機制

每一個查詢集都包含一個緩存來最小化對數據庫的訪問。理解它是如何工做的將讓你編寫最高效的代碼。緩存

在一個新建立的查詢集中，緩存爲空。首次對查詢集進行求值 —— 同時發生數據庫查詢 ——Django 將保存查詢的結果到查詢集的緩存中並返回明確請求的結果（例如，若是正在迭代查詢集，則返回下一個結果）。接下來對該查詢集 的求值將重用緩存的結果。ide

請牢記這個緩存行爲，由於對查詢集使用不當的話，它會坑你的。例如，下面的語句建立兩個查詢集，對它們求值，而後扔掉它們：函數

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print([a.title for a in models.Article.objects. all ()])
print([a.create_time for a in models.Article.objects. all ()])

這意味着相同的數據庫查詢將執行兩次，顯然倍增了你的數據庫負載。同時，還有可能兩個結果列表並不包含相同的數據庫記錄，由於在兩次請求期間有可能有Article被添加進來或刪除掉。爲了不這個問題，只需保存查詢集並從新使用它：性能

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queryResult=models.Article.objects. all ()
print([a.title for a in queryResult])
print([a.create_time for a in queryResult])

什麼時候查詢集不會被緩存?

查詢集不會永遠緩存它們的結果。當只對查詢集的部分進行求值時會檢查緩存， 若是這個部分不在緩存中，那麼接下來查詢返回的記錄都將不會被緩存。因此，這意味着使用切片或索引來限制查詢集將不會填充緩存。fetch

例如，重複獲取查詢集對象中一個特定的索引將每次都查詢數據庫：優化

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>>> queryset = Entry.objects. all ()
>>> print queryset[ 5 ] # Queries the database
>>> print queryset[ 5 ] # Queries the database again

然而，若是已經對所有查詢集求值過，則將檢查緩存：

    from blog import models
    ret = models.Article.objects.all()
    for i in ret:
        print(i.title)
    for j in ret:
        print(j.desc)   #查詢一次
    for i in models.Article.objects.all():
        print(i)
    for j in models.Article.objects.all():
        print(j)   #  查詢兩次

 

>>> queryset = Entry.objects. all ()
>>> [entry for entry in queryset] # Queries the database
>>> print queryset[ 5 ] # Uses cache
>>> print queryset[ 4 ] # Uses cache
   

下面是一些其它例子，它們會使得所有的查詢集被求值並填充到緩存中：

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>>> [entry for entry in queryset]
>>> bool (queryset)
>>> entry in queryset
>>> list (queryset) 

注：簡單地打印查詢集不會填充緩存。

queryResult=models.Article.objects.all()
print(queryResult) #  hits database
print(queryResult) #  hits database    查詢兩次

 備註：if queryResult  也會查詢SQL。

exists()與iterator()方法

exists：

簡單的使用if語句進行判斷也會徹底執行整個queryset而且把數據放入cache，雖然你並不須要這些 數據！爲了不這個，能夠用exists()方法來檢查是否有數據：

 if queryResult.exists(): #SELECT (1) AS "a" FROM "blog_article" LIMIT 1; args=() print("exists...")

備註：若是用於判斷有沒有值，可使用if  queryset，這樣會查詢出全部的數據再作判斷有沒有值，這樣作的弊端是當數據量很大時，就會所有放到內存中，咱們應該避免這樣用，可使用 if  queryset.exists():  這種用法好處時，執行SQL時會只查詢一條（limit 1），從而能夠解決數據量大的問題。

iterator:

當queryset很是巨大時，cache會成爲問題。

處理成千上萬的記錄時，將它們一次裝入內存是很浪費的。更糟糕的是，巨大的queryset可能會鎖住系統 進程，讓你的程序瀕臨崩潰。要避免在遍歷數據的同時產生queryset cache，可使用iterator()方法 來獲取數據，處理完數據就將其丟棄。

複製代碼 
objs = Book.objects.all().iterator()   # 獲得一個生成器 generator
# iterator()能夠一次只從數據庫獲取少許數據，這樣能夠節省內存 for obj in objs: print(obj.title) #BUT,再次遍歷沒有打印,由於迭代器已經在上一次遍歷(next)到最後一次了,沒得遍歷了 for obj in objs: print(obj.title)
複製代碼

固然，使用iterator()方法來防止生成cache，意味着遍歷同一個queryset時會重複執行查詢。因此使用iterator()的時候要小心，確保你的代碼在操做一個大的queryset時沒有重複執行查詢。

總結:

queryset的cache是用於減小程序對數據庫的查詢，在一般的使用下會保證只有在須要的時候纔會查詢數據庫。 使用exists()和iterator()方法能夠優化程序對內存的使用。不過，因爲它們並不會生成queryset cache，可能 會形成額外的數據庫查詢。　

中介模型

處理相似搭配 pizza 和 topping 這樣簡單的多對多關係時，使用標準的ManyToManyField  就能夠了。可是，有時你可能須要關聯數據到兩個模型之間的關係上。

例如，有這樣一個應用，它記錄音樂家所屬的音樂小組。咱們能夠用一個ManyToManyField 表示小組和成員之間的多對多關係。可是，有時你可能想知道更多成員關係的細節，好比成員是什麼時候加入小組的。

對於這些狀況，Django 容許你指定一箇中介模型來定義多對多關係。 你能夠將其餘字段放在中介模型裏面。源模型的ManyToManyField 字段將使用through 參數指向中介模型。對於上面的音樂小組的例子，代碼以下：

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from django.db import models
 
class Person(models.Model):
     name = models.CharField(max_length = 128 )
 
     def __str__( self ):              # __unicode__ on Python 2
         return self .name
 
class Group(models.Model):
     name = models.CharField(max_length = 128 )
     members = models.ManyToManyField(Person, through = 'Membership' )
 
     def __str__( self ):              # __unicode__ on Python 2
         return self .name
 
class Membership(models.Model):
     person = models.ForeignKey(Person)
     group = models.ForeignKey(Group)
     date_joined = models.DateField()
     invite_reason = models.CharField(max_length = 64 )

既然你已經設置好ManyToManyField 來使用中介模型（在這個例子中就是Membership），接下來你要開始建立多對多關係。你要作的就是建立中介模型的實例：

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>>> ringo = Person.objects.create(name = "Ringo Starr" )
>>> paul = Person.objects.create(name = "Paul McCartney" )
>>> beatles = Group.objects.create(name = "The Beatles" )
>>> m1 = Membership(person = ringo, group = beatles,
...     date_joined = date( 1962 , 8 , 16 ),
...     invite_reason = "Needed a new drummer." )
>>> m1.save()
>>> beatles.members. all ()
[<Person: Ringo Starr>]
>>> ringo.group_set. all ()
[<Group: The Beatles>]
>>> m2 = Membership.objects.create(person = paul, group = beatles,
...     date_joined = date( 1960 , 8 , 1 ),
...     invite_reason = "Wanted to form a band." )
>>> beatles.members. all ()
[<Person: Ringo Starr>, <Person: Paul McCartney>]

與普通的多對多字段不一樣，你不能使用add、 create和賦值語句（好比，beatles.members = [...]）來建立關係：

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# THIS WILL NOT WORK
>>> beatles.members.add(john)
# NEITHER WILL THIS
>>> beatles.members.create(name = "George Harrison" )
# AND NEITHER WILL THIS
>>> beatles.members = [john, paul, ringo, george]

爲何不能這樣作？ 這是由於你不能只建立 Person和 Group之間的關聯關係，你還要指定 Membership模型中所須要的全部信息；而簡單的add、create 和賦值語句是作不到這一點的。因此它們不能在使用中介模型的多對多關係中使用。此時，惟一的辦法就是建立中介模型的實例。

 remove()方法被禁用也是出於一樣的緣由。可是clear() 方法倒是可用的。它能夠清空某個實例全部的多對多關係：

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>>> # Beatles have broken up
>>> beatles.members.clear()
>>> # Note that this deletes the intermediate model instances
>>> Membership.objects. all ()
[]

查詢優化

表數據

class UserInfo(AbstractUser):
    """
    用戶信息
    """
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    nickname = models.CharField(verbose_name='暱稱', max_length=32)
    telephone = models.CharField(max_length=11, blank=True, null=True, unique=True, verbose_name='手機號碼')
    avatar = models.FileField(verbose_name='頭像',upload_to = 'avatar/',default="/avatar/default.png")
    create_time = models.DateTimeField(verbose_name='建立時間', auto_now_add=True)
 
    fans = models.ManyToManyField(verbose_name='粉絲們',
                                  to='UserInfo',
                                  through='UserFans',
                                  related_name='f',
                                  through_fields=('user', 'follower'))
 
    def __str__(self):
        return self.username
 
class UserFans(models.Model):
    """
    互粉關係表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    user = models.ForeignKey(verbose_name='博主', to='UserInfo', to_field='nid', related_name='users')
    follower = models.ForeignKey(verbose_name='粉絲', to='UserInfo', to_field='nid', related_name='followers')
 
class Blog(models.Model):
 
    """
    博客信息
    """
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(verbose_name='我的博客標題', max_length=64)
    site = models.CharField(verbose_name='我的博客後綴', max_length=32, unique=True)
    theme = models.CharField(verbose_name='博客主題', max_length=32)
    user = models.OneToOneField(to='UserInfo', to_field='nid')
    def __str__(self):
        return self.title
 
class Category(models.Model):
    """
    博主我的文章分類表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(verbose_name='分類標題', max_length=32)
 
    blog = models.ForeignKey(verbose_name='所屬博客', to='Blog', to_field='nid')
 
class Article(models.Model):
 
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(max_length=50, verbose_name='文章標題')
    desc = models.CharField(max_length=255, verbose_name='文章描述')
    read_count = models.IntegerField(default=0)
    comment_count= models.IntegerField(default=0)
    up_count = models.IntegerField(default=0)
    down_count = models.IntegerField(default=0)
    category = models.ForeignKey(verbose_name='文章類型', to='Category', to_field='nid', null=True)
    create_time = models.DateField(verbose_name='建立時間')
    blog = models.ForeignKey(verbose_name='所屬博客', to='Blog', to_field='nid')
    tags = models.ManyToManyField(
        to="Tag",
        through='Article2Tag',
        through_fields=('article', 'tag'),
)
 
 
class ArticleDetail(models.Model):
    """
    文章詳細表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    content = models.TextField(verbose_name='文章內容', )
 
    article = models.OneToOneField(verbose_name='所屬文章', to='Article', to_field='nid')
 
 
class Comment(models.Model):
    """
    評論表
    """
    nid = models.BigAutoField(primary_key=True)
    article = models.ForeignKey(verbose_name='評論文章', to='Article', to_field='nid')
    content = models.CharField(verbose_name='評論內容', max_length=255)
    create_time = models.DateTimeField(verbose_name='建立時間', auto_now_add=True)
 
    parent_comment = models.ForeignKey('self', blank=True, null=True, verbose_name='父級評論')
    user = models.ForeignKey(verbose_name='評論者', to='UserInfo', to_field='nid')
 
    up_count = models.IntegerField(default=0)
 
    def __str__(self):
        return self.content
 
class ArticleUpDown(models.Model):
    """
    點贊表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    user = models.ForeignKey('UserInfo', null=True)
    article = models.ForeignKey("Article", null=True)
    models.BooleanField(verbose_name='是否贊')
 
class CommentUp(models.Model):
    """
    點贊表
    """
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    user = models.ForeignKey('UserInfo', null=True)
    comment = models.ForeignKey("Comment", null=True)
 
 
class Tag(models.Model):
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    title = models.CharField(verbose_name='標籤名稱', max_length=32)
    blog = models.ForeignKey(verbose_name='所屬博客', to='Blog', to_field='nid')
 
 
 
class Article2Tag(models.Model):
    nid = models.AutoField(primary_key=True)
    article = models.ForeignKey(verbose_name='文章', to="Article", to_field='nid')
    tag = models.ForeignKey(verbose_name='標籤', to="Tag", to_field='nid')
View Code

 

select_related

簡單使用

對於一對一字段（OneToOneField）和外鍵字段（ForeignKey），可使用select_related 來對QuerySet進行優化。

select_related 返回一個QuerySet，當執行它的查詢時它沿着外鍵關係查詢關聯的對象的數據。它會生成一個複雜的查詢並引發性能的損耗，可是在之後使用外鍵關係時將不須要數據庫查詢。

簡單說，在對QuerySet使用select_related()函數後，Django會獲取相應外鍵對應的對象，從而在以後須要的時候沒必要再查詢數據庫了。

下面的例子解釋了普通查詢和select_related() 查詢的區別。

查詢id=2的文章的分類名稱,下面是一個標準的查詢：

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# Hits the database.
article = models.Article.objects.get(nid = 2 )
 
# Hits the database again to get the related Blog object.
print (article.category.title)

 

SELECT
    "blog_article"."nid",
    "blog_article"."title",
    "blog_article"."desc",
    "blog_article"."read_count",
    "blog_article"."comment_count",
    "blog_article"."up_count",
    "blog_article"."down_count",
    "blog_article"."category_id",
    "blog_article"."create_time",
     "blog_article"."blog_id",
     "blog_article"."article_type_id"
             FROM "blog_article"
             WHERE "blog_article"."nid" = 2; args=(2,)
 
SELECT
     "blog_category"."nid",
     "blog_category"."title",
     "blog_category"."blog_id"
              FROM "blog_category"
              WHERE "blog_category"."nid" = 4; args=(4,)
View Code

 

若是咱們使用select_related()函數：

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articleList=models.Article.objects.select_related( "category" ). all ()
 
 
     for article_obj in articleList:
         #  Doesn't hit the database , because article_obj.category
         #  has been prepopulated in the previous query.
         print(article_obj.category.title) 
SELECT
     "blog_article"."nid",
     "blog_article"."title",
     "blog_article"."desc",
     "blog_article"."read_count",
     "blog_article"."comment_count",
     "blog_article"."up_count",
     "blog_article"."down_count",
     "blog_article"."category_id",
     "blog_article"."create_time",
     "blog_article"."blog_id",
     "blog_article"."article_type_id",
 
     "blog_category"."nid",
     "blog_category"."title",
     "blog_category"."blog_id"
 
FROM "blog_article"
LEFT OUTER JOIN "blog_category" ON ("blog_article"."category_id" = "blog_category"."nid");
View Code

 

多外鍵查詢

這是針對category的外鍵查詢，若是是另一個外鍵呢？讓咱們一塊兒看下：

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article=models.Article.objects.select_related( "category" ).get(nid=1)
print(article.articledetail)

 觀察logging結果，發現依然須要查詢兩次，因此須要改成：

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article=models.Article.objects.select_related( "category" , "articledetail" ).get(nid=1)
print(article.articledetail)

 或者：

article=models.Article.objects
　　　　　　　　　　　　　.select_related("category")
　　　　　　　　　　　　　.select_related("articledetail")
　　　　　　　　　　　　　.get(nid=1) # django 1.7 支持鏈式操做 print(article.articledetail)

 

SELECT
 
    "blog_article"."nid",
    "blog_article"."title",
    ......
 
    "blog_category"."nid",
    "blog_category"."title",
    "blog_category"."blog_id",
 
    "blog_articledetail"."nid",
    "blog_articledetail"."content",
    "blog_articledetail"."article_id"
 
   FROM "blog_article"
   LEFT OUTER JOIN "blog_category" ON ("blog_article"."category_id" = "blog_category"."nid")
   LEFT OUTER JOIN "blog_articledetail" ON ("blog_article"."nid" = "blog_articledetail"."article_id")
   WHERE "blog_article"."nid" = 1; args=(1,)
View Code

 

深層查詢

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# 查詢id=1的文章的用戶姓名
 
     article=models.Article.objects.select_related( "blog" ).get(nid=1)
     print(article.blog. user .username)

 依然須要查詢兩次：

SELECT
    "blog_article"."nid",
    "blog_article"."title",
    ......
 
     "blog_blog"."nid",
     "blog_blog"."title",
 
   FROM "blog_article" INNER JOIN "blog_blog" ON ("blog_article"."blog_id" = "blog_blog"."nid")
   WHERE "blog_article"."nid" = 1;
 
 
 
 
SELECT
    "blog_userinfo"."password",
    "blog_userinfo"."last_login",
    ......
 
FROM "blog_userinfo"
WHERE "blog_userinfo"."nid" = 1;
View Code

 

 這是由於第一次查詢沒有query到userInfo表，因此，修改以下：

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article=models.Article.objects.select_related( "blog__user" ).get(nid=1)
print(article.blog. user .username) 
SELECT
 
"blog_article"."nid", "blog_article"."title",
......
 
 "blog_blog"."nid", "blog_blog"."title",
......
 
 "blog_userinfo"."password", "blog_userinfo"."last_login",
......
 
FROM "blog_article"
 
INNER JOIN "blog_blog" ON ("blog_article"."blog_id" = "blog_blog"."nid")
 
INNER JOIN "blog_userinfo" ON ("blog_blog"."user_id" = "blog_userinfo"."nid")
WHERE "blog_article"."nid" = 1;
View Code

 

總結

  1. select_related主要針一對一和多對一關係進行優化。
  2. select_related使用SQL的JOIN語句進行優化，經過減小SQL查詢的次數來進行優化、提升性能。
  3. 能夠經過可變長參數指定須要select_related的字段名。也能夠經過使用雙下劃線「__」鏈接字段名來實現指定的遞歸查詢。
  4. 沒有指定的字段不會緩存，沒有指定的深度不會緩存，若是要訪問的話Django會再次進行SQL查詢。
  5. 也能夠經過depth參數指定遞歸的深度，Django會自動緩存指定深度內全部的字段。若是要訪問指定深度外的字段，Django會再次進行SQL查詢。
  6. 也接受無參數的調用，Django會盡量深的遞歸查詢全部的字段。但注意有Django遞歸的限制和性能的浪費。
  7. Django >= 1.7，鏈式調用的select_related至關於使用可變長參數。Django < 1.7，鏈式調用會致使前邊的select_related失效，只保留最後一個。

prefetch_related()

對於多對多字段（ManyToManyField）和一對多字段，可使用prefetch_related()來進行優化。

prefetch_related()和select_related()的設計目的很類似，都是爲了減小SQL查詢的數量，可是實現的方式不同。後者是經過JOIN語句，在SQL查詢內解決問題。可是對於多對多關係，使用SQL語句解決就顯得有些不太明智，由於JOIN獲得的表將會很長，會致使SQL語句運行時間的增長和內存佔用的增長。如有n個對象，每一個對象的多對多字段對應Mi條，就會生成Σ(n)Mi 行的結果表。

prefetch_related()的解決方法是，分別查詢每一個表，而後用Python處理他們之間的關係。

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# 查詢全部文章關聯的全部標籤
     article_obj=models.Article.objects. all ()
     for i in article_obj:
 
         print(i.tags. all ())  #4篇文章: hits database 5

改成prefetch_related：

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# 查詢全部文章關聯的全部標籤
     article_obj=models.Article.objects.prefetch_related( "tags" ). all ()
     for i in article_obj:
 
         print(i.tags. all ())  #4篇文章: hits database 2 
SELECT "blog_article"."nid",
               "blog_article"."title",
               ......
 
FROM "blog_article";
 
 
 
SELECT
  ("blog_article2tag"."article_id") AS "_prefetch_related_val_article_id",
  "blog_tag"."nid",
  "blog_tag"."title",
  "blog_tag"."blog_id"
   FROM "blog_tag"
  INNER JOIN "blog_article2tag" ON ("blog_tag"."nid" = "blog_article2tag"."tag_id")
  WHERE "blog_article2tag"."article_id" IN (1, 2, 3, 4);
View Code

 

extra

extra(select=None, where=None, params=None, 
 tables=None, order_by=None, select_params=None)

有些狀況下，Django的查詢語法難以簡單的表達複雜的 WHERE 子句，對於這種狀況, Django 提供了 extra() QuerySet修改機制 — 它能在 QuerySet生成的SQL從句中注入新子句

extra能夠指定一個或多個 參數,例如 select, where or tables. 這些參數都不是必須的，可是你至少要使用一個!要注意這些額外的方式對不一樣的數據庫引擎可能存在移植性問題.(由於你在顯式的書寫SQL語句),除非萬不得已,儘可能避免這樣作

參數之select

The select 參數可讓你在 SELECT 從句中添加其餘字段信息，它應該是一個字典，存放着屬性名到 SQL 從句的映射。

queryResult=models.Article
　　　　　　　　　　　.objects.extra(select={'is_recent': "create_time > '2017-09-05'"})

結果集中每一個 Entry 對象都有一個額外的屬性is_recent, 它是一個布爾值，表示 Article對象的create_time 是否晚於2017-09-05.

練習：

複製代碼 
# in sqlite: article_obj=models.Article.objects
　　　　　　　　　　　　　　.filter(nid=1)
　　　　　　　　　　　　　　.extra(select={"standard_time":"strftime('%%Y-%%m-%%d',create_time)"})
　　　　　　　　　　　　　　.values("standard_time","nid","title") print(article_obj) # <QuerySet [{'title': 'MongoDb 入門教程', 'standard_time': '2017-09-03', 'nid': 1}]>
複製代碼

參數之where / tables

您可使用where定義顯式SQL WHERE子句 - 也許執行非顯式鏈接。您可使用tables手動將表添加到SQL FROM子句。

where和tables都接受字符串列表。全部where參數均爲「與」任何其餘搜索條件。

舉例來說：

queryResult=models.Article
　　　　　　　　　　　.objects.extra(where=['nid in (1,3) OR title like "py%" ','nid>2'])

總體插入

建立對象時，儘量使用bulk_create()來減小SQL查詢的數量。例如：

Entry.objects.bulk_create([
    Entry(headline="Python 3.0 Released"),
    Entry(headline="Python 3.1 Planned")
])

...更優於：

Entry.objects.create(headline="Python 3.0 Released")
Entry.objects.create(headline="Python 3.1 Planned")

注意該方法有不少注意事項，因此確保它適用於你的狀況。

這也能夠用在ManyToManyFields中，因此：

my_band.members.add(me, my_friend)

...更優於：

my_band.members.add(me)
my_band.members.add(my_friend)

...其中Bands和Artists具備多對多關聯。

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