Django ORM - 如何单独使用 Django 数据库

背景
- [对象与关系映射 ORM](#对象与关系映射 ORM)
- [为什么要单独使用 Django ORM](#为什么要单独使用 Django ORM)
准备工作
具体方法
- [从现成 Django 项目中抽离 ORM 进行使用](#从现成 Django 项目中抽离 ORM 进行使用)
- 数据库断开连接处理

背景

对象与关系映射 ORM

ORM（Object-Relational Mapping，对象关系映射）是一种技术，用于将对象模型与关系数据库之间的映射关系进行转换。它使得开发者可以使用面向对象的方式与数据库进行交互，而无需编写复杂的SQL语句。

ORM的主要目的是简化数据库操作，使开发者能够更高效地与数据库进行交互。通过ORM，开发者可以定义模型类来描述数据库表的结构和行为，然后通过操作这些模型类来执行数据库的增删改查等操作。

ORM的工作原理大致如下：

模型定义：开发者使用编程语言（如Python、Java等）定义模型类，这些类描述了数据库表的结构和字段。
映射关系：ORM将模型类与数据库表之间建立映射关系，这种映射关系告诉ORM如何将对象与数据库表进行转换。
操作模型：开发者通过操作这些模型类（如创建、读取、更新和删除对象）来执行数据库操作。
底层转换：ORM在底层将对象的操作转换为SQL语句，并与数据库进行交互。

ORM的优点包括：

简化开发：无需编写复杂的SQL语句，通过面向对象的方式与数据库交互。
提高效率：减少了手动编写SQL语句和数据库操作的工作量，提高了开发效率。
数据安全性：ORM通常提供数据验证和访问控制功能，确保数据的准确性和安全性。
跨平台性：不同的ORM框架支持不同的数据库，使得应用程序可以轻松地迁移到不同的数据库平台。
社区支持和资源丰富：许多编程语言和框架都支持ORM，拥有庞大的社区和丰富的资源，可以获得来自社区的支持和帮助。

为什么要单独使用 Django ORM

Django ORM（Object-Relational Mapping，对象关系映射）是Django Web框架中用于数据库操作的重要组件。它允许开发者以面向对象的方式与数据库进行交互，而无需编写复杂的SQL语句。

当我们使用 Django 框架构建网络应用时，就必然会使用到 Django ORM。但我们也可以单独使用 Django ORM，可能的原因包括：

已有一个 Django 项目，希望使用其中的数据进行额外的分析、处理
希望通过 ORM，而不用通过复杂的 SQL 语句，完成数据库的创建，并完成数据的增删改查
例如 Django 提供了一些便利性的工具，通过 admin 后台，实现快速的数据可视化管理

准备工作

对如何创建 Django 项目有初步了解
对 Django 的项目结构、配置文件有初步了解
需要对 Django 的 Queryset 有基本的了解
确保 Django 正常安装

具体方法

从现成 Django 项目中抽离 ORM 进行使用

基本有三个步骤：

完成相关文件的拷贝和目录建设
调用 Django 的配置，通过 django.setup() 完成数据库等初始化
完成环境变量的设置，确保 Django 应用能被发现，包引入能被发现

第一步：完成相关文件的拷贝和目录建设

文件目录大概如下

bash 复制代码

├─django_orm # 项目文件
│  │  __init__.py
│  │  setup.py # 后面会提到内容
│  ├─ app_name # 原 Django 项目中的某个应用
│  │  │  models.py # 模型定义文件
│  │  │  __init__.py

第二步：调用 Django 的配置，通过 django.setup() 完成数据库等初始化

为了方便在不同的脚本和程序中使用，编写了 setup.py 文件，完成 Django 项目或是 ORM 的初始化

python 复制代码

import django
from django.conf import settings

# 定义一个安装配置函数
def setup():
	# 数据库设置，我这里是 MySQL，根据项目情况，可能是 SQLite 或者其他，请根据 Django 数据库配置要求配置
	DATABASES = {
	    'default': {
	        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
	        'NAME': '数据库名称',
	        'USER': '用户名',
	        'PASSWORD': '密码',
	        'HOST': '数据库地址',
	        'PORT': '3306',
	        'default-character-set': 'utf8',
	            'OPTIONS': {
	                'sql_mode': 'STRICT_TRANS_TABLES'
	            }
	    }
	}
	
	# 设置 INSTALLED_APPS 用来让 Django 发现相关应用中的数据模型
	INSTALLED_APPS = [
	    'django_orm.app_name' # 注意这里 django_orm 是项目文件夹的名称，app_name 是应用名称
	]

	# 调用 django 的配置函数
	settings.configure(
	    INSTALLED_APPS = INSTALLED_APPS,
	    DATABASES = DATABASES,
	)
	django.setup()

第三步：完成环境变量的设置，确保 Django 应用能被发现，包引入能被发现

在任何需要使用 Django 数据库的地方，需要设置相关项目文件的路径到环境变量中，确保正常使用。

python 复制代码

import sys

LIBRARYPATH = 'django_orm 项目的上级文件夹'
sys.path.insert(0, LIBRARYPATH)

import django_orm.setup
django_orm.setup.setup() # 调用刚刚的 setup 函数进行项目安装

from django_orm.app_name.models import model_name # 正常引用模型

数据库断开连接处理

长时间不操作（主要常见于 Juypter notebook），会导致的数据库连接失败。最简单的方法是重启解释器，但是可能有一些数据已经在脚本里，所以无法重启解释器，那么可以使用下边的语句，强制 Django ORM 在下次数据处理的时候，强制重新连接。

python 复制代码

from django import db
db.close_old_connections()