【Python3-Django】快速掌握DRF：ModelViewSet实战指南

DRF讲解

1. 什么是 Django 和 Django REST Framework？

在深入 ModelViewSet 之前，我们先简单了解一下背景知识：

Django 是一个基于 Python 的 Web 开发框架，旨在帮助开发者快速构建安全、可扩展的 Web 应用。它遵循"不要重复自己"（DRY）和"快速开发"的原则，提供了许多内置功能，比如 ORM（对象关系映射）、用户认证、模板引擎等。
Django REST Framework (DRF) 是 Django 的扩展库，专门用于构建 RESTful API。它让开发者可以轻松地将 Django 模型转换为 API 端点，供前端或其他服务调用。
ViewSet 是 DRF 提供的一种高级视图类，ModelViewSet 是其中最常用的子类，用于处理模型的 CRUD（创建、读取、更新、删除）操作。

2. 什么是 `ModelViewSet`？

ModelViewSet 是 Django REST Framework 中的一个类，位于 rest_framework.viewsets 模块。它是一个高度抽象的工具，集成了处理模型数据的所有常见操作（CRUD），让你只需编写很少的代码，就能实现完整的 API 功能。

核心特点：

自动生成 CRUD 端点 ：ModelViewSet 自动为你的模型提供以下 HTTP 方法对应的操作：
- GET：列表（list）和详情（retrieve）
- POST：创建（create）
- PUT/PATCH：更新（update/partial_update）
- DELETE：删除（destroy）
代码简洁 ：通过继承 ModelViewSet，你只需指定模型和序列化器（Serializer），就能自动生成这些功能。
灵活性：可以自定义行为，比如添加权限、过滤、排序等。

3. 使用 `ModelViewSet` 的步骤

创建一个简单的"任务管理"应用，包含任务（Task）的增删改查功能。

3.1 准备工作

环境要求

已安装 Python 3（推荐 3.8 或更高版本）
已安装 Django 和 Django REST Framework：
bash 复制代码
```
pip install django djangorestframework
```

创建 Django 项目

创建一个新的 Django 项目：

bash 复制代码

django-admin startproject task_manager
cd task_manager

创建一个 Django 应用：
bash 复制代码
```
python manage.py startapp tasks
```
将 tasks 应用和 rest_framework 添加到 task_manager/settings.py 的 INSTALLED_APPS 中：
python 复制代码
```
INSTALLED_APPS = [
    ...
    'rest_framework',
    'tasks',
]
```

3.2 定义模型

在 tasks/models.py 中定义一个简单的 Task 模型：

python 复制代码

from django.db import models

class Task(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    description = models.TextField(blank=True)
    completed = models.BooleanField(default=False)
    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    def __str__(self):
        return self.title

解释：
- title：任务的标题，最大长度 200 个字符。
- description：任务描述，允许为空。
- completed：是否完成，默认为 False。
- created_at：创建时间，自动设置为当前时间。
- __str__：返回任务的字符串表示，便于调试。

运行迁移命令以创建数据库表：

bash 复制代码

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

3.3 创建序列化器（Serializer）

序列化器负责将模型数据转换为 JSON 格式（或从 JSON 转换为模型）。在 tasks/serializers.py 中创建：

python 复制代码

from rest_framework import serializers
from .models import Task

class TaskSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = Task
        fields = ['id', 'title', 'description', 'completed', 'created_at']

解释：
- ModelSerializer 是 DRF 提供的类，自动根据模型生成序列化逻辑。
- Meta 类指定关联的模型（Task）和需要序列化的字段。
- fields 列出要包含的字段，id 是 Django 模型自动生成的。

3.4 创建 `ModelViewSet`

在 tasks/views.py 中定义 ModelViewSet：

python 复制代码

from rest_framework import viewsets
from .models import Task
from .serializers import TaskSerializer

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer

解释：
- queryset：指定视图使用的查询集，这里是所有 Task 对象。
- serializer_class：指定序列化器，用于处理输入输出数据。
- ModelViewSet 自动提供了 list、retrieve、create、update、partial_update 和 destroy 方法。

3.5 配置路由

为了让 API 可访问，需要将 TaskViewSet 注册到路由中。在 task_manager/urls.py 中：

python 复制代码

from django.contrib import admin
from django.urls import path, include
from rest_framework.routers import DefaultRouter
from tasks.views import TaskViewSet

# 创建路由器并注册 ViewSet
router = DefaultRouter()
router.register(r'tasks', TaskViewSet)

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('api/', include(router.urls)),
]

解释：
- DefaultRouter 是 DRF 提供的工具，自动为 ModelViewSet 生成 URL 路由。
- router.register 注册 TaskViewSet，并将 URL 前缀设为 tasks。
- include(router.urls) 将路由纳入主 URL 配置，API 端点将以 /api/tasks/ 开头。

3.6 测试 API

启动 Django 开发服务器：
bash 复制代码
```
python manage.py runserver
```
访问 http://127.0.0.1:8000/api/tasks/，你会看到 DRF 提供的交互式 API 界面。
测试以下功能：
- GET /api/tasks/：列出所有任务。
- POST /api/tasks/ ：创建新任务（通过 JSON 提交 {"title": "新任务", "description": "描述", "completed": false}）。
- GET /api/tasks/1/：获取 ID 为 1 的任务详情。
- PUT /api/tasks/1/：更新 ID 为 1 的任务。
- DELETE /api/tasks/1/：删除 ID 为 1 的任务。

4. 深入理解 `ModelViewSet`

4.1 `ModelViewSet` 的默认行为

ModelViewSet 继承了多个 Mixin 类，提供了以下方法：

方法	HTTP 方法	功能	URL 示例
`list`	GET	返回所有对象的列表	`/api/tasks/`
`retrieve`	GET	返回单个对象的详情	`/api/tasks/1/`
`create`	POST	创建新对象	`/api/tasks/`
`update`	PUT	更新现有对象（整体更新）	`/api/tasks/1/`
`partial_update`	PATCH	部分更新对象	`/api/tasks/1/`
`destroy`	DELETE	删除对象	`/api/tasks/1/`

这些方法由 ModelViewSet 自动实现，你无需手动编写。

4.2 自定义 `ModelViewSet`

虽然 ModelViewSet 提供了默认实现，但你可以通过重写方法或添加属性来自定义行为。以下是一些常见自定义场景：

示例 1：添加权限控制

限制只有登录用户可以访问 API。在 tasks/views.py 中：

python 复制代码

from rest_framework import viewsets, permissions
from .models import Task
from .serializers import TaskSerializer

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer
    permission_classes = [permissions.IsAuthenticated]  # 要求登录

解释：permission_classes 指定只有通过认证的用户才能访问 API。

需要在 settings.py 中启用认证：

python 复制代码

REST_FRAMEWORK = {
    'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': [
        'rest_framework.authentication.SessionAuthentication',
        'rest_framework.authentication.BasicAuthentication',
    ],
}

示例 2：过滤查询集

只显示当前用户的任务：

python 复制代码

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    serializer_class = TaskSerializer
    permission_classes = [permissions.IsAuthenticated]

    def get_queryset(self):
        return Task.objects.filter(owner=self.request.user)

解释：重写 get_queryset 方法，根据当前用户过滤任务。

需要在 Task 模型中添加 owner 字段：

python 复制代码

from django.contrib.auth.models import User
class Task(models.Model):
    owner = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)
    ...

示例 3：自定义序列化器行为

假设你想在 list 操作时只返回部分字段：

python 复制代码

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()

    def get_serializer_class(self):
        if self.action == 'list':
            return TaskListSerializer  # 自定义序列化器
        return TaskSerializer

class TaskListSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = Task
        fields = ['id', 'title']  # 仅返回 id 和 title

解释：get_serializer_class 允许根据请求类型（action）动态选择序列化器。

6. 常见问题解答

Q1：为什么使用 ModelViewSet 而不是普通视图？

A：ModelViewSet 提供了开箱即用的 CRUD 功能，减少重复代码。对于快速开发 API 或原型，它非常高效。如果需要更多自定义，可以使用普通的 APIView 或 GenericAPIView。

Q2：如何处理复杂的 API 逻辑？

A：可以重写 ModelViewSet 的方法（如 create、update）或使用自定义动作（@action 装饰器）。

Q3：如何学习更多高级功能？

A：学习 DRF 的权限、过滤、分页和认证系统。尝试实现 token 认证（使用 rest_framework.authtoken 或 JWT）。

面试题

简单题目 (2 道)

1. 什么是 `ModelViewSet`，它在 Django REST Framework 中有什么作用？

问题描述 ：请简要说明 ModelViewSet 的定义以及它在构建 API 时的主要功能。

答案提示：

ModelViewSet 是 Django REST Framework 提供的一个高级视图类，继承自 GenericViewSet 和多个 Mixin（如 CreateModelMixin、ListModelMixin 等）。
它自动为模型提供 CRUD 操作（创建、读取、更新、删除）的 API 端点。
通过指定 queryset 和 serializer_class，可以快速生成 RESTful API。
示例：class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet): queryset = Task.objects.all(); serializer_class = TaskSerializer

考察点 ：理解 ModelViewSet 的基本概念和用途。

2. 如何为 `ModelViewSet` 配置路由？

问题描述 ：说明如何使用 Django REST Framework 的路由器（Router）为 ModelViewSet 配置 URL 路由，并提供代码示例。

答案提示：

使用 rest_framework.routers.DefaultRouter 创建路由器。
调用 router.register 方法注册 ModelViewSet，指定 URL 前缀和视图集。

示例：

python 复制代码

from rest_framework.routers import DefaultRouter
from .views import TaskViewSet

router = DefaultRouter()
router.register(r'tasks', TaskViewSet)
urlpatterns = [
    path('api/', include(router.urls)),
]

自动生成 /api/tasks/（列表和创建）和 /api/tasks/<id>/（详情、更新、删除）等端点。

考察点 ：掌握 ModelViewSet 与路由器的集成。

中等题目 (5 道)

3. 如何在 `ModelViewSet` 中限制查询集只返回当前用户的数据？

问题描述 ：假设有一个 Task 模型，包含 owner 字段（关联到 User 模型）。如何修改 TaskViewSet，使 GET /api/tasks/ 只返回当前登录用户的任务？

答案提示：

重写 get_queryset 方法，根据 self.request.user 过滤查询集。

示例：

python 复制代码

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    serializer_class = TaskSerializer
    permission_classes = [permissions.IsAuthenticated]

    def get_queryset(self):
        return Task.objects.filter(owner=self.request.user)

需要确保用户已登录（IsAuthenticated 权限）。

考察点 ：理解 get_queryset 的动态过滤和权限控制。

4. 如何在 `ModelViewSet` 中为不同操作使用不同的序列化器？

问题描述 ：在 TaskViewSet 中，list 操作只需要返回 id 和 title，而其他操作需要返回所有字段。如何实现？

答案提示：

重写 get_serializer_class 方法，根据 self.action 返回不同的序列化器。

示例：

python 复制代码

class TaskListSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = Task
        fields = ['id', 'title']

class TaskSerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = Task
        fields = '__all__'

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    def get_serializer_class(self):
        if self.action == 'list':
            return TaskListSerializer
        return TaskSerializer

考察点 ：掌握 get_serializer_class 的动态选择机制。

5. 如何在 `ModelViewSet` 中添加自定义动作？

问题描述 ：为 TaskViewSet 添加一个自定义动作 mark_completed，通过 POST /api/tasks/<id>/mark_completed/ 将任务标记为已完成。提供代码示例。

答案提示：

使用 @action 装饰器定义自定义动作。

示例：

python 复制代码

from rest_framework.decorators import action
from rest_framework.response import Response

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer

    @action(detail=True, methods=['post'])
    def mark_completed(self, request, pk=None):
        task = self.get_object()
        task.completed = True
        task.save()
        serializer = self.get_serializer(task)
        return Response(serializer.data)

detail=True 表示该动作针对单个对象，URL 为 /api/tasks/<id>/mark_completed/。

考察点 ：理解 @action 装饰器和自定义端点的实现。

6. 如何在 `ModelViewSet` 中实现分页？

问题描述 ：当任务列表很长时，如何为 TaskViewSet 的 list 操作启用分页，每页显示 10 条记录？

答案提示：

在 settings.py 中配置全局分页，或在 ViewSet 中指定分页类。

示例（全局配置）：

python 复制代码

# settings.py
REST_FRAMEWORK = {
    'DEFAULT_PAGINATION_CLASS': 'rest_framework.pagination.PageNumberPagination',
    'PAGE_SIZE': 10
}

或者在 ViewSet 中：

python 复制代码

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer
    pagination_class = PageNumberPagination
    page_size = 10

访问 /api/tasks/?page=2 获取第二页数据。

考察点：掌握 DRF 的分页机制和配置。

7. 如何为 `ModelViewSet` 添加过滤功能？

问题描述 ：如何让 TaskViewSet 支持通过查询参数过滤任务，例如 GET /api/tasks/?completed=true 只返回已完成的任务？

答案提示：

使用 DRF 的 django-filter 扩展或自定义过滤。
安装 django-filter：pip install django-filter

示例：

python 复制代码

# settings.py
INSTALLED_APPS = [... , 'django_filters']
REST_FRAMEWORK = {
    'DEFAULT_FILTER_BACKENDS': ['django_filters.rest_framework.DjangoFilterBackend']
}

# views.py
class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer
    filterset_fields = ['completed']

访问 /api/tasks/?completed=true 即可过滤。

考察点 ：理解 DRF 的过滤后端和 django-filter 的使用。

难题 (3 道)

8. 如何在 `ModelViewSet` 中实现复杂的权限控制？

问题描述 ：假设 Task 模型有一个 is_private 字段。只有任务的拥有者或超级用户可以查看/编辑私有任务（is_private=True），其他用户只能访问非私有任务。如何实现？

答案提示：

创建自定义权限类，继承 permissions.BasePermission。

示例：

python 复制代码

from rest_framework import permissions

class TaskPermission(permissions.BasePermission):
    def has_object_permission(self, request, view, obj):
        if not obj.is_private:
            return True  # 非私有任务对所有人可访问
        return obj.owner == request.user or request.user.is_superuser

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer
    permission_classes = [permissions.IsAuthenticated, TaskPermission]

    def get_queryset(self):
        if self.request.user.is_superuser:
            return Task.objects.all()
        return Task.objects.filter(
            models.Q(is_private=False) | models.Q(owner=self.request.user)
        )

has_object_permission 控制单个对象的访问权限，get_queryset 过滤列表。

考察点：高级权限控制、自定义权限类和查询集过滤的结合。

9. 如何在 `ModelViewSet` 中处理嵌套序列化器？

问题描述 ：假设 Task 模型与 Category 模型通过外键关联（task.category）。如何在 TaskViewSet 中返回任务时包含分类的详细信息，而不是仅返回分类 ID？

答案提示：

在序列化器中使用嵌套序列化器。

示例：

python 复制代码

# models.py
class Category(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class Task(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    category = models.ForeignKey(Category, on_delete=models.CASCADE)

# serializers.py
class CategorySerializer(serializers.ModelSerializer):
    class Meta:
        model = Category
        fields = ['id', 'name']

class TaskSerializer(serializers.ModelSerializer):
    category = CategorySerializer(read_only=True)

    class Meta:
        model = Task
        fields = ['id', 'title', 'category']

# views.py
class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer

为支持创建/更新任务时接收分类 ID，需重写序列化器的 create/update 方法。

考察点：嵌套序列化器、只读字段和复杂数据结构的处理。

10. 如何优化 `ModelViewSet` 的性能？

问题描述 ：假设 TaskViewSet 的 list 操作需要处理大量数据（例如 10 万条任务记录），如何优化性能以减少响应时间？

答案提示：

分页：启用分页（参考题目 6），限制每次返回的记录数。

选择性字段加载 ：使用 select_related 或 prefetch_related 优化数据库查询。

python 复制代码

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.select_related('category').all()
    serializer_class = TaskSerializer

缓存：使用 Django 的缓存框架或 DRF 的缓存装饰器。

python 复制代码

from rest_framework.decorators import cache_page

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):
    queryset = Task.objects.all()
    serializer_class = TaskSerializer

    @cache_page(60 * 15)  # 缓存 15 分钟
    def list(self, request, *args, **kwargs):
        return super().list(request, *args, **kwargs)

索引：在数据库中为常用查询字段（如 owner、completed）添加索引。
异步任务：对于耗时操作（如批量更新），使用 Celery 异步处理。

考察点：性能优化技巧，包括数据库查询优化、缓存和异步任务。

【Python3-Django】快速掌握DRF：ModelViewSet实战指南

DRF讲解

1. 什么是 Django 和 Django REST Framework？

2. 什么是 ModelViewSet？

核心特点：

3. 使用 ModelViewSet 的步骤

3.1 准备工作

环境要求

创建 Django 项目

3.2 定义模型

3.3 创建序列化器（Serializer）

3.4 创建 ModelViewSet

3.5 配置路由

3.6 测试 API

4. 深入理解 ModelViewSet

4.1 ModelViewSet 的默认行为

4.2 自定义 ModelViewSet

示例 1：添加权限控制

示例 2：过滤查询集

示例 3：自定义序列化器行为

6. 常见问题解答

面试题

简单题目 (2 道)

1. 什么是 ModelViewSet，它在 Django REST Framework 中有什么作用？

2. 如何为 ModelViewSet 配置路由？

中等题目 (5 道)

3. 如何在 ModelViewSet 中限制查询集只返回当前用户的数据？

4. 如何在 ModelViewSet 中为不同操作使用不同的序列化器？

5. 如何在 ModelViewSet 中添加自定义动作？

6. 如何在 ModelViewSet 中实现分页？

7. 如何为 ModelViewSet 添加过滤功能？

难题 (3 道)

8. 如何在 ModelViewSet 中实现复杂的权限控制？

9. 如何在 ModelViewSet 中处理嵌套序列化器？

10. 如何优化 ModelViewSet 的性能？

2. 什么是 `ModelViewSet`？

3. 使用 `ModelViewSet` 的步骤

3.4 创建 `ModelViewSet`

4. 深入理解 `ModelViewSet`

4.1 `ModelViewSet` 的默认行为

4.2 自定义 `ModelViewSet`

1. 什么是 `ModelViewSet`，它在 Django REST Framework 中有什么作用？

2. 如何为 `ModelViewSet` 配置路由？

3. 如何在 `ModelViewSet` 中限制查询集只返回当前用户的数据？

4. 如何在 `ModelViewSet` 中为不同操作使用不同的序列化器？

5. 如何在 `ModelViewSet` 中添加自定义动作？

6. 如何在 `ModelViewSet` 中实现分页？

7. 如何为 `ModelViewSet` 添加过滤功能？

8. 如何在 `ModelViewSet` 中实现复杂的权限控制？

9. 如何在 `ModelViewSet` 中处理嵌套序列化器？

10. 如何优化 `ModelViewSet` 的性能？