本文詳解Django模型關(guān)系：一對多（ForeignKey）及多對多（ManyToManyField）關(guān)系的定義、操作與優(yōu)化技巧。同時探討外鍵約束的使用場景與權(quán)衡策略。

一、一對多關(guān)系： ForeignKey

一對多是最常見的模型關(guān)系，例如 "作者 - 書籍" 場景：假設(shè)一個作者可以寫多本書，但每本書只能屬于一個作者。

定義關(guān)系

核心參數(shù)說明：

• on_delete=models.CASCADE：當(dāng)作者被刪除時，關(guān)聯(lián)的書籍也會被自動刪除
• related_name='books'：定義反向查詢名稱，可通過author.books.all()獲取作者的所有書籍

from django.db import models

class Author(models.Model):
    first_name = models.CharField(max_length=100)
    last_name = models.CharField(max_length=100)

    def __str__(self):
        return f"{self.first_name} {self.last_name}"

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=100)
    publication_date = models.DateField()
    # 外鍵關(guān)聯(lián)Author，級聯(lián)刪除，反向查詢名為books
    author = models.ForeignKey(
        Author, 
        on_delete=models.CASCADE, 
        related_name='books'
    )

    def __str__(self):
        return self.title

數(shù)據(jù)操作示例

創(chuàng)建數(shù)據(jù)

# 創(chuàng)建作者
author1 = Author.objects.create(first_name='J.K.', last_name='Rowling')
author2 = Author.objects.create(first_name='George', last_name='Orwell')

# 創(chuàng)建書籍并關(guān)聯(lián)作者
book1 = Book.objects.create(
    title='Harry Potter', 
    publication_date='1997-06-26', 
    author=author1
)
book2 = Book.objects.create(
    title='1984', 
    publication_date='1949-06-08', 
    author=author2
)

查詢操作

# 正向查詢：通過書籍找作者
book = Book.objects.get(title='1984')
print(book.author)  # 輸出: George Orwell

# 反向查詢：通過作者找書籍
author = Author.objects.get(last_name='Rowling')
for book in author.books.all():
    print(book.title)  # 輸出: Harry Potter

高級配置

禁用外鍵約束：當(dāng)需要靈活管理關(guān)聯(lián)關(guān)系（如允許刪除存在關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的主表記錄）時，可關(guān)閉數(shù)據(jù)庫級約束

author = models.ForeignKey(
    Author, 
    on_delete=models.SET_NULL,
    related_name='books',
    db_constraint=False,  # 不創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫外鍵約束
    null=True
)

自定義數(shù)據(jù)庫列名：默認(rèn)會生成<ClassName>_id列，可通過db_column修改

dept_id = models.ForeignKey(
    "SystemDept",
    on_delete=models.SET_NULL,
    db_column="dept_id",  # 顯式指定數(shù)據(jù)庫列名
    null=True
)

二、多對多關(guān)系： ManyToManyField

多對多關(guān)系適用于 "作者 - 書籍" 的另一種場景：假設(shè)一個作者可以寫多本書，一本書也可以有多個作者。

定義關(guān)系

Django 會自動創(chuàng)建中間表（默認(rèn)名為appname_book_authors）存儲關(guān)聯(lián)關(guān)系，無需手動定義。

from django.db import models

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    email = models.EmailField()

    def __str__(self):
        return self.name

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    publication_date = models.DateField()
    # 多對多關(guān)聯(lián)Author
    authors = models.ManyToManyField(Author, related_name='books')

    def __str__(self):
        return self.title

數(shù)據(jù)操作示例

添加 / 移除關(guān)聯(lián)

# 創(chuàng)建實例
author1 = Author.objects.create(name='Alice', email='alice@example.com')
author2 = Author.objects.create(name='Bob', email='bob@example.com')
book = Book.objects.create(title='Example Book', publication_date='2023-01-01')

# 添加關(guān)聯(lián)
book.authors.add(author1, author2)

# 移除關(guān)聯(lián)
book.authors.remove(author1)

查詢操作

# 正向查詢：書籍的所有作者
book = Book.objects.get(title='Example Book')
for author in book.authors.all():
    print(author.name)

# 反向查詢：作者的所有書籍
author = Author.objects.get(name='Bob')
for book in author.books.all():  # related_name='books'
    print(book.title)

自定義中間表

當(dāng)需要存儲關(guān)聯(lián)關(guān)系的額外信息（如邀請原因、加入時間）時，可自定義中間表

class Membership(models.Model):
    group = models.ForeignKey(Group, on_delete=models.CASCADE)
    person = models.ForeignKey(Person, on_delete=models.CASCADE)
    inviter = models.ForeignKey(Person, related_name="invites", on_delete=models.CASCADE)
    invite_reason = models.CharField(max_length=64)  # 額外信息

class Group(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=128)
    members = models.ManyToManyField(
        Person,
        through="Membership",  # 指定中間表
        through_fields=("group", "person"),  # 關(guān)聯(lián)字段
    )

三、性能優(yōu)化技巧

select_related：用于一對多關(guān)系，提前加載關(guān)聯(lián)對象，減少數(shù)據(jù)庫查詢

# 普通查詢（N+1問題）
entries = Entry.objects.all()
for entry in entries:
    print(entry.blog.name)  # 每次循環(huán)都會觸發(fā)新查詢

# 優(yōu)化后（僅1次查詢）
entries = Entry.objects.select_related('blog').all()
for entry in entries:
    print(entry.blog.name)  # 使用緩存數(shù)據(jù)

批量操作：利用update()進行批量更新，避免循環(huán)操作

# 批量標(biāo)記站內(nèi)信為已讀
SystemNotifyMessage.objects.filter(
    id__in=ids.split(",")
).update(
    read_status=True, 
    read_time=timezone.now()
)

四、關(guān)于是否使用外鍵約束

在實際項目中，是否使用數(shù)據(jù)庫外鍵約束需要權(quán)衡利弊

使用外鍵的優(yōu)勢

• 數(shù)據(jù)完整性：數(shù)據(jù)庫級別的約束保證關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)一致性
• 開發(fā)效率：ORM 自動處理關(guān)聯(lián)查詢和級聯(lián)操作
• 查詢便捷：支持select_related等優(yōu)化方法，簡化多表查詢

禁用外鍵的場景

• 高并發(fā)系統(tǒng)：外鍵會增加數(shù)據(jù)庫鎖競爭，影響寫入性能
• 分布式架構(gòu)：分庫分表環(huán)境下，跨庫外鍵無法生效
• 復(fù)雜遷移：避免循環(huán)依賴導(dǎo)致的遷移失敗問題

折中方案：使用db_constraint=False 參數(shù)

• 數(shù)據(jù)庫層面：無外鍵約束，數(shù)據(jù)庫不會強制校驗關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的存在性
• Django ORM 層面：保留邏輯關(guān)聯(lián)，ORM仍將字段視為外鍵關(guān)系（邏輯關(guān)聯(lián)），支持 ORM 查詢、操作語法

特性	db_constraint=True (默認(rèn))	db_constraint=False
數(shù)據(jù)庫外鍵約束	創(chuàng)建，強制數(shù)據(jù)一致性	不創(chuàng)建
級聯(lián)操作	數(shù)據(jù)庫自動處理	僅由 Django ORM 處理
關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)存在性校驗	數(shù)據(jù)庫強制校驗	不校驗（需應(yīng)用層保障）
ORM 查詢支持	完整支持	完整支持（邏輯外鍵保留）
性能影響	外鍵約束帶來額外開銷	無約束開銷
適用場景	強數(shù)據(jù)一致性需求	高頻寫入/跨庫/歷史數(shù)據(jù)遷移

五、多對多關(guān)系實戰(zhàn)

實戰(zhàn)場景：在一個后臺管理系統(tǒng)中，用戶與角色往往是多對多關(guān)系。一個用戶可以分配多個角色，一個角色也可以屬于多個用戶。

模型定義：點擊查看完整代碼

class SystemUsers(BaseModel, AbstractBaseUser):
    id = models.BigAutoField(primary_key=True, db_comment="用戶ID", help_text="用戶ID")
    username = models.CharField(
        max_length=30, unique=True, db_comment="用戶賬號", help_text="用戶賬號"
    )
    # ...
    # 與角色多對多關(guān)系
    roles = models.ManyToManyField(
        "SystemRole",
        through="SystemUserRole",
        through_fields=("user_id", "role_id"),
        related_name="users",
    )
    # ...    
    
class SystemUserRole(BaseModel):
    """用戶和角色關(guān)聯(lián)中間表"""
    id = models.BigAutoField(primary_key=True, db_comment="id")
    user_id = models.ForeignKey(
        "SystemUsers",
        on_delete=models.CASCADE,
        db_constraint=False,
        db_column="user_id",
        db_comment="用戶ID",
    )
    role_id = models.ForeignKey(
        "SystemRole",
        on_delete=models.CASCADE,
        db_constraint=False,
        db_column="role_id",
        db_comment="角色ID",
    )

    class Meta:
        managed = True
        db_table = "system_user_role"
        db_table_comment = "用戶和角色關(guān)聯(lián)表"
        ordering = ["-id"]

system_user_role數(shù)據(jù)庫生成的中間表

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