django中的select_related和prefetch_related性能优化分析

django中的ORM查询，针对复杂的查询，除了使用A.objects.filter(foreign_name__field)进行查询外。还可以使用select_related 和prefetch_related，进行性能的优化

select_related：

将会根据外键关系（注意: 仅限单对单和单对多关系)，在执行查询语句的时候通过创建一条包含SQL inner join操作的SELECT语句来一次性获得主对象及相关对象的信息

1、模型类创建

users/modes.py

from django.db import models
# Create your models here.
class UserInfo(models.Model):
    username = models.CharField(verbose_name='用户名', max_length=225)
    def __str__(self):
        return self.username
    class Meta:
        db_table = 'userinfo'
class Tag(models.Model):
    name = models.CharField(verbose_name='标签名称', max_length=225)
    def __str__(self):
        return self.name
    class Meta:
        db_table = 'tag'
class Article(models.Model):
    title = models.CharField(verbose_name='标题', max_length=225)
    content = models.CharField(verbose_name='内容', max_length=225)
    # 外键
    username = models.ForeignKey(verbose_name='用户', to='UserInfo', on_delete=models.DO_NOTHING)
    tag = models.ManyToManyField(verbose_name='标签', to='Tag')
    def __str__(self):
        return self.title
    class Meta:
        db_table = 'article'

2、添加admin站点，插入测试数据

user/admin.py

from django.contrib import admin
from .models import Article, UserInfo, Tag
# Register your models here.
admin.site.register(UserInfo)
admin.site.register(Article)
admin.site.register(Tag)

3、select_related示例查询

3.1 普通查询

<h1>article列表</h1>
<body>
<ul>
    {% for article in article_queryset %}
        <li>{{ article.title }} <==> {{ article.title }}</li>
    {% endfor %}
</ul>
</body>

def article_list0(request):
    if request.method == 'GET':
        article_queryset = Article.objects.all()
        return render(request, 'user/t1.html', {'article_queryset': article_queryset})

以上可知：只有一次SQL查询记录

3.2 外键查询

<h1>article列表</h1>
<body>
<ul>
    {% for article in article_queryset %}
        <li>{{ article.title }} <==> {{ article.username }}</li>
    {% endfor %}
</ul>
</body>

def article_list(request):
    if request.method == 'GET':
        article_queryset = Article.objects.all()
        return render(request, 'user/t2.html', {'article_queryset': article_queryset})

以上可知：有13次SQL查询

1次查询article表，12次查询article的外键

3.3 性能优化

<h1>article列表</h1>
<body>
<ul>
    {% for article in article_queryset %}
        <li>{{ article.title }} <==> {{ article.username }}</li>
    {% endfor %}
</ul>
</body>

def article_list2(request):
    if request.method == 'GET':
        article_queryset = Article.objects.all().select_related('username')
        # article_queryset = Article.objects.all().prefetch_related()
        return render(request, 'user/t2.html', {'article_queryset': article_queryset})

以上可知：使用select_related进行优化，只有一次SQL查询

3.4 其他示例

# 获取id=1的文章对象同时，获取其相关username信息
Article.objects.select_related('username').get(id=1)
# 获取id=1的文章对象同时，获取其相关作者名字信息
Article.objects.select_related('username__username').get(id=1)
# 获取id=1的文章对象同时，获取其相关tag和相关作者名字信息。下面方法等同。
# 方式一：
Article.objects.select_related('tag', 'username__username').get(id=1)
# 方式二：
Article.objects.select_related('tag').select_related('username__username').get(id=1)
# 使用select_related()可返回所有相关主键信息。all()非必需。
Article.objects.all().select_related()
# 获取Article信息同时获取username信息。filter方法和selected_related方法顺序不重要。
# 方式一：
Article.objects.filter(tag__gt=3).select_related('username')
# 方式二：
Article.objects.select_related('username').filter(tag__gt=3)

4、prefetch_related示例查询

对于多对多字段，你不能使用select_related方法，这样做是为了避免对多对多字段执行JOIN操作从而造成最后的表非常大。

prefetch_related()和select_related()的设计目的很相似，都是为了减少SQL查询的数量，但是实现的方式不一样。后者是通过JOIN语句，在SQL查询内解决问题。但是对于多对多关系，使用SQL语句解决就显得有些不太明智，因为JOIN得到的表将会很长，会导致SQL语句运行时间的增加和内存占用的增加。若有n个对象，每个对象的多对多字段对应Mi条，就会生成Σ(n)Mi 行的结果表。

4.1 普通查询

<h1>{{ tag.name }}</h1>
<body>
<ul>
    {% for article in article_list %}
        <li>{{ article.title }}</li>
    {% endfor %}
</ul>
</body>

def tag_list(request, tid):
    if request.method == 'GET':
        tag = Tag.objects.get(pk=tid)
        article_list = tag.article_set.all()
        return render(request, 'user/t4.html', {'tag': tag, 'article_list': article_list})

4.2 性能优化

<h1>{{ tag.name }}</h1>
<body>
<ul>
    {% for article in tag.article_set.all %}
        <li>{{ article.title }}</li>
    {% endfor %}
</ul>
</body>

def tag_list1(request, tid):
    if request.method == 'GET':
        tag = Tag.objects.prefetch_related('article_set').get(pk=tid)
        return render(request, 'user/t5.html', {'tag': tag})