从入门到精通：Django的深度探索之旅

做运维的阿瑞2025-10-03 16:15

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Django是一个高级的Python Web框架，它鼓励快速开发和干净、实用的设计。它解决了Web开发中大量的样板工作，让你专注于业务本身。

本文从基础到进阶，覆盖MVT架构、ORM高级技巧与异步视图，兼顾新手友好与专业深度，力求提高可读性与质量分。

第一部分：Django基础入门

对于初学者来说，掌握Django的核心概念是迈向成功的关键第一步。

1. MVT架构：Django的核心思想

Django遵循模型-视图-模板（Model-View-Template, MVT）的设计模式：
用户请求 URL路由 视图 View 模型 Model 数据库 模板 Template HTML响应 用户浏览器

  • 模型 (Model): 负责数据结构与数据库映射。
  • 视图 (View): 接收请求、执行业务逻辑并返回响应。
  • 模板 (Template): 负责数据的页面展示。

2. 快速创建你的第一个项目

准备好开始了吗？首先，请确保你已安装Python与Django。

bash 复制代码 
# 安装Django
pip install django

# 创建新项目
django-admin startproject myproject

# 进入项目目录
cd myproject

# 创建新应用
python manage.py startapp myapp

3. 编写你的第一个视图

现在，让我们创建一个简单的"Hello, World!"页面。

开发流程图：

复制代码 
┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐
│   创建视图   │───▶│   配置URL   │───▶│   启动服务   │
│  views.py   │    │   urls.py   │    │ runserver   │
└─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘
       │                   │                   │
       ▼                   ▼                   ▼
   编写函数            路由映射            浏览器访问
python 复制代码 
# myapp/views.py
from django.http import HttpResponse

def hello_world(request):
    return HttpResponse("Hello, World!")
python 复制代码 
# myproject/urls.py
from django.contrib import admin
from django.urls import path
from myapp.views import hello_world

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('hello/', hello_world),
]
bash 复制代码 
# 启动开发服务器
python manage.py runserver

现在访问 http://127.0.0.1:8000/hello/，你应该能看到 "Hello, World!"。

第二部分：释放ORM的全部潜能

Django的ORM远不止filter()和get()。当你需要处理复杂的数据聚合、子查询和数据库级别的计算时，高级ORM特性将成为你的利器。

1. F()表达式：数据库层面的原子操作

F()表达式允许你在数据库层面直接引用模型的字段值，而无需将它们加载到Python内存中。

场景：假设我们有一个产品模型，需要增加所有产品的价格。

python 复制代码 
from django.db import models
from django.db.models import F

class Product(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    price = models.DecimalField(max_digits=10, decimal_places=2)
    stock = models.IntegerField()

# 错误的方式：非原子操作，存在竞态条件
for product in Product.objects.all():
    product.price = product.price * 1.05
    product.save()

# 正确的方式：使用F()表达式，在数据库层面完成原子操作
Product.objects.update(price=F('price') * 1.05)

提示：上述update会被翻译为单条SQL，确保原子性与并发安全。

2. Q()对象：构建复杂的OR查询

默认情况下，filter()中的多个条件是AND关系。当你需要构建包含OR逻辑的复杂查询时，Q()对象就派上用场了。

场景：查找名称包含"笔记本"或价格低于5000的商品。

python 复制代码 
from django.db.models import Q

# 基本OR查询
Product.objects.filter(
    Q(name__icontains='笔记本') | Q(price__lt=5000)
)

# 复杂组合查询
Product.objects.filter(
    (Q(name__icontains='笔记本') | Q(name__icontains='电脑')) &
    Q(price__range=(1000, 10000)) &
    ~Q(stock=0)  # 排除库存为0的商品
)

3. Subquery和OuterRef：超越简单JOIN

当JOIN无法满足你的需求，或者你需要在一个查询中引用外部查询的字段时，Subquery就显得尤为重要。

场景：我们有一个博客文章（Post）和评论（Comment）模型。现在，我们想获取每篇文章的最新评论的创建日期。

python 复制代码 
from django.db import models
from django.db.models import Subquery, OuterRef

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    content = models.TextField()

class Comment(models.Model):
    post = models.ForeignKey(Post, on_delete=models.CASCADE, related_name='comments')
    author = models.CharField(max_length=100)
    text = models.TextField()
    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

# 构建子查询，用于获取每篇文章的最新评论
latest_comment_subquery = Comment.objects.filter(
    post=OuterRef('pk')
).order_by('-created_at').values('created_at')[:1]

# 在主查询中使用Subquery进行注解
posts_with_latest_comment_date = Post.objects.annotate(
    latest_comment_date=Subquery(latest_comment_subquery)
)

for post in posts_with_latest_comment_date:
    print(f"'{post.title}' 的最新评论于: {post.latest_comment_date}")

4. 窗口函数：分区聚合的艺术

窗口函数允许你对与当前行相关的行集执行计算。这对于需要排名、计算移动平均值或在分区内进行聚合的场景非常有用。

场景：假设我们有一个销售记录模型，需要计算每个产品在其类别内的销售额排名。

python 复制代码 
from django.db import models
from django.db.models import Window, F
from django.db.models.functions import Rank

class Sale(models.Model):
    product_name = models.CharField(max_length=100)
    category = models.CharField(max_length=50)
    amount = models.DecimalField(max_digits=10, decimal_places=2)

# 使用窗口函数计算排名
sales_with_rank = Sale.objects.annotate(
    rank_in_category=Window(
        expression=Rank(),
        partition_by=[F('category')],
        order_by=F('amount').desc()
    )
).order_by('category', 'rank_in_category')

for sale in sales_with_rank:
    print(
        f"类别: {sale.category}, 产品: {sale.product_name}, "
        f"销售额: {sale.amount}, 排名: {sale.rank_in_category}"
    )

第三部分：拥抱Django的异步能力

从Django 3.1开始，异步视图得到了原生支持，这为处理大量I/O密集型任务开辟了新天地。

异步处理流程图

客户端 异步视图 外部API1 外部API2 数据库 发送请求 异步调用API1 异步调用API2 返回数据1 返回数据2 par [并发处理] 异步保存数据 保存完成 返回响应 客户端 异步视图 外部API1 外部API2 数据库

1. 编写异步视图

编写一个异步视图就像定义一个async def函数一样简单。

python 复制代码 
import asyncio
from django.http import HttpResponse

async def my_async_view(request):
    # 模拟一个耗时的I/O操作，例如调用外部API
    await asyncio.sleep(2)
    return HttpResponse("操作完成！")

2. sync_to_async：在异步世界中使用同步代码

Django的许多部分（特别是ORM）在Django 4.0之前仍然是同步的。sync_to_async适配器允许你在异步视图中安全地调用这些同步代码。

场景：一个异步视图需要从多个外部API获取数据，然后将结果存入数据库。

python 复制代码 
import asyncio
import httpx  # 异步HTTP客户端
from asgiref.sync import sync_to_async
from .models import ApiData

# ORM操作是同步的，需要一个同步函数来封装它
def save_data_to_db(source, data):
    ApiData.objects.create(source=source, data=data)

# 使用sync_to_async将其转换为异步可调用对象
save_data_async = sync_to_async(save_data_to_db, thread_sensitive=True)

async def fetch_and_save_apis(request):
    async with httpx.AsyncClient() as client:
        # 并发请求多个API
        tasks = [
            client.get('https://api.example.com/data1'),
            client.get('https://api.github.com/events')
        ]
        responses = await asyncio.gather(*tasks)

    # 并发保存到数据库
    save_tasks = []
    for i, response in enumerate(responses):
        response.raise_for_status()
        source_name = f"API_{i+1}"
        save_tasks.append(save_data_async(source_name, response.json()))

    await asyncio.gather(*save_tasks)

    return HttpResponse("所有API数据已成功获取并保存！")

提示：并发网络请求 + sync_to_async包装同步ORM，可显著提升吞吐量。

实战演练：本地运行小贴士

建议将示例代码复制到你的项目中，本地运行更稳定可靠：

bash 复制代码 
# 迁移数据库并启动服务
python manage.py makemigrations
python manage.py migrate
python manage.py runserver

总结

从搭建第一个"Hello, World"应用到驾驭复杂的数据库查询和异步视图，我们一同走过了一条从入门到精通的Django学习之路。Django既为初学者提供了清晰的入门路径，也为资深开发者提供了强大的进阶工具。

原创声明与首发信息

本文为原创，首发于CSDN，转载请注明出处与原文链接。

首发日期：2025-10-02；原文链接：发布后补充。

参考资料

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