第一个应用程序

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我们假定你现在已经安装上数据库管理系统，并且确认数据库连接正常工作了，让我们来创建一个 Django app-一个包含模型，视图和 Django 代码，并且形式为独立 Python 包的完整 Django 应用。

创建app

在这里要先解释一些术语，初学者可能会混淆它们。在第二章我们已经创建了 project , 那么 project 和 app 之间到底有什么不同呢？它们的区别就是一个是配置另一个是代码：

一个 project 包含很多个 Django app 以及对它们的配置。技术上，project 的作用是提供配置文件，比方说哪里定义数据库连接信息、安装的 app 列表、TEMPLATE_DIRS 等等。一个 app 是一套 Django 功能的集合，通常包括模型和视图，按 Python 的包结构的方式存在。例如，Django 本身内建有一些 app，例如注释系统和自动管理界面。app 的一个关键点是它们是很容易移植到其他 project 和被多个 project 复用。

对于如何架构 Django 代码并没有快速成套的规则。如果你只是建造一个简单的 Web 站点，那么可能你只需要一个 app 就可以了；但如果是一个包含许多不相关的模块的复杂的网站，例如电子商务和社区之类的站点，那么你可能需要把这些模块划分成不同的 app，以便以后复用。

不错，你可以不用创建 app，这一点应经被我们之前编写的视图函数的例子证明了。在那些例子中，我们只是简单的创建了一个称为 views.py 的文件，编写了一些函数并在 URLconf 中设置了各个函数的映射。这些情况都不需要使用 apps。

但是，系统对app有一个约定：如果你使用了 Django 的数据库层（模型），你必须创建一个 Django app。模型必须存放在 apps 中。因此，为了开始建造我们的模型，我们必须创建一个新的 app。

在mysite 项目文件下输入下面的命令来创建books app：

python manage.py startapp books

这个命令并没有输出什么，它只在 mysite 的目录里创建了一个 books 目录。让我们来看看这个目录的内容：

books/
    migrations
        __init__.py
    __init__.py
    admin.py
    apps.py
    models.py
    tests.py
    views.py

这个目录包含了这个 app 的模型和视图。

我们查看一下 models.py 和 views.py 文件的内容。它们都是空的，除了 models.py 里有一个 import。这就是你 Django app 的基础。

在 Python 代码里定义模型

我们早些时候谈到。MTV 里的M代表模型。Django 模型是用 Python 代码形式表述的数据在数据库中的定义。对数据层来说它等同于 CREATE TABLE 语句，只不过执行的是 Python 代码而不是 SQL，而且还包含了比数据库字段定义更多的含义。Django 用模型在后台执行 SQL 代码并把结果用 Python 的数据结构来描述。Django 也使用模型来呈现 SQL 无法处理的高级概念。

如果你对数据库很熟悉，你可能马上就会想到，用 Python 和 SQL 来定义数据模型是不是有点多余？Django 这样做是有下面几个原因的：

自省（运行时自动识别数据库）会导致过载和有数据完整性问题。为了提供方便的数据访问 API，Django 需要以 某种方式 知道数据库层内部信息，有两种实现方式。第一种方式是用 Python 明确地定义数据模型，第二种方式是通过自省来自动侦测识别数据模型。第二种方式看起来更清晰，因为数据表信息只存放在一个地方-数据库里，但是会带来一些问题。首先，运行时扫描数据库会带来严重的系统过载。如果每个请求都要扫描数据库的表结构，或者即便是服务启动时做一次都是会带来不能接受的系统过载。（有人认为这个程度的系统过载是可以接受的，而 Django 开发者的目标是尽可能地降低框架的系统过载）。第二，某些数据库，尤其是老版本的 MySQL，并未完整存储那些精确的自省元数据。编写 Python 代码是非常有趣的，保持用 Python 的方式思考会避免你的大脑在不同领域来回切换。尽可能的保持在单一的编程环境/思想状态下可以帮助你提高生产率。不得不去重复写 SQL，再写 Python 代码，再写 SQL，…，会让你头都要裂了。把数据模型用代码的方式表述来让你可以容易对它们进行版本控制。这样，你可以很容易了解数据层的变动情况。SQL 只能描述特定类型的数据字段。例如，大多数数据库都没有专用的字段类型来描述 Email 地址、URL。而用 Django 的模型可以做到这一点。好处就是高级的数据类型带来更高的效率和更好的代码复用。SQL 还有在不同数据库平台的兼容性问题。发布 Web 应用的时候，使用 Python 模块描述数据库结构信息可以避免为 MySQL, PostgreSQL, and SQLite 编写不同的 CREATE TABLE。

当然，这个方法也有一个缺点，就是 Python 代码和数据库表的同步问题。如果你修改了一个 Django 模型，你要自己来修改数据库来保证和模型同步。我们将在稍后讲解解决这个问题的几种策略。

最后，我们要提醒你 Django 提供了实用工具来从现有的数据库表中自动扫描生成模型。这对已有的数据库来说是非常快捷有用的。

第一个模型

在本章和后续章节里，我们把注意力放在一个基本的书籍/作者/出版商数据库结构上。我们这样做是因为，这是一个众所周知的例子，很多 SQL 有关的书籍也常用这个举例。你现在看的这本书也是由作者创作再由出版商出版的哦！

我们来假定下面的这些概念、字段和关系：

一个作者有姓，有名及 email 地址。
出版商有名称，地址，所在城市，省，国家，网站。
书籍有书名和出版日期。它有一个或多个作者（和作者是多对多的关联关系[many-to-many]），只有一个出版商（和出版商是一对多的关联关系[one-to-many]，也被称作外键[foreign key]）

第一步是用 Python 代码来描述它们。打开由startapp 命令创建的models.py 并输入下面的内容：

from django.db import models

class Publisher(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=30)
    address = models.CharField(max_length=50)
    city = models.CharField(max_length=60)
    state_province = models.CharField(max_length=30)
    country = models.CharField(max_length=50)
    website = models.URLField()

class Author(models.Model):
    first_name = models.CharField(max_length=30)
    last_name = models.CharField(max_length=40)
    email = models.EmailField()

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=100)
    authors = models.ManyToManyField(Author)
    publisher = models.ForeignKey(Publisher, on_delete=models.CASCADE)
    publication_date = models.DateField()

让我们来快速讲解一下这些代码的含义。首先要注意的事是每个数据模型都是 django.db.models.Model 的子类。它的父类 Model 包含了所有必要的和数据库交互的方法，并提供了一个简洁漂亮的定义数据库字段的语法。信不信由你，这些就是我们需要编写的通过 Django 存取基本数据的所有代码。

每个模型相当于单个数据库表，每个属性也是这个表中的一个字段。属性名就是字段名，它的类型（例如 CharField ）相当于数据库的字段类型（例如 varchar）。例如， Publisher 模块等同于下面这张表（用 Mysql 的 CREATE TABLE 语法描述）：

CREATE TABLE "books_publisher" (
    "id" serial NOT NULL PRIMARY KEY,
    "name" varchar(30) NOT NULL,
    "address" varchar(50) NOT NULL,
    "city" varchar(60) NOT NULL,
    "state_province" varchar(30) NOT NULL,
    "country" varchar(50) NOT NULL,
    "website" varchar(200) NOT NULL
);

事实上，正如过一会儿我们所要展示的，Django 可以自动生成这些 CREATE TABLE 语句。

“每个数据库表对应一个类”这条规则的例外情况是多对多关系。在我们的范例模型中，Book 有一个 多对多字段 叫做 authors 。该字段表明一本书籍有一个或多个作者，但 Book 数据库表却并没有 authors 字段。相反，Django 创建了一个额外的表（多对多连接表）来处理书籍和作者之间的映射关系。

最后需要注意的是，我们并没有显式地为这些模型定义任何主键。除非你单独指明，否则 Django 会自动为每个模型生成一个自增长的整数主键字段，每个 Django 模型都要求有单独的主键 id。

模型安装

完成这些代码之后，现在让我们来在数据库中创建这些表。要完成该项工作，第一步是在 Django 项目中激活这些模型。将 books app 添加到配置文件的已安装应用列表中即可完成此步骤。

再次编辑 settings.py 文件，找到 INSTALLED_APPS 设置。INSTALLED_APPS 告诉 Django 项目哪些 app 处于激活状态。缺省情况下如下所示：

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
]

然后，添加 ‘books’ 到 INSTALLED_APPS 的末尾，此时设置的内容看起来应该是这样的：

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'books',
]

你可能发现，我在 INSTALLED_APPS 最后一个元素 books 后面也添加一个逗号，本人喜欢这样做，这是为了避免添加新元素时忘了加逗号，而且也没什么坏处。

'books'指示我们正在编写的books app。INSTALLED_APPS 中的每个 app 都使用 Python 的路径描述，包的路径，用小数点“.”间隔。

再次编辑 settings.py 文件，找到 DATABASES 设置，DATABASES 的缺省设置如下（Django 默认连接的数据库管理系统为 sqlite3）：

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.sqlite3',
        'NAME': os.path.join(BASE_DIR, 'db.sqlite3'),
    }
}

我们从控制台进入到 mysql 数据库管理系统下，使用 CREATE DATABASE dbbook; 创建一个名称为 dbbook 的数据库。

然后把 settings.py 的 DATABASES 设置改成如下：

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',  # 使用 mysql 数据库管理系统
        'NAME': 'dbbook',  # 刚刚创建的数据库名称
        'USER': 'root',    # 连接数据库的用户名
        'PASSWORD': '123456',  # root 用户对应的密码
        'HOST': '',   # 主机地址，不填写的话，默认为 127.0.0.1
        'PORT': '',   # 连接 mysql 的端口，不填写的话，默认为 3306
    }
}

我们建好了模型类并且按以上操作配置好了 settings.py 文件之后，还需要安装一个和 mysql 通信的客户端模块，这个模块叫 pymysql，我们可以使用命令：pip install pymysql 进行安装，安装成功后，还需要在项目根目录的 __init__.py 文件中加上如下代码：

try:
    import pymysql
    pymysql.install_as_MySQLdb()
except:
    pass

注意：由于 pymysql 模块对 django 2.0 版本之后的支持有个 bug，你在执行下面我们马上就要用到的 check，makemigrations, sqlmigrate, migrate 等一系列命令操作中，则会报如下错误：

Traceback (most recent call last):
File "manage.py", line 21, in <module>
    main()
    File "manage.py", line 17, in main
    execute_from_command_line(sys.argv)
    ......
    query = query.decode(errors='replace')
AttributeError: 'str' object has no attribute 'decode'

解决方案如下。

找的你安装的 Django 目录下的 operations.py 文件（比如我的该文件路径在：C:\Python3\Scripts\djangoenv\Lib\site-packages\django\db\backends\mysql\ 目录下），将编码 decode 改成解码 encode：

# 将代码
if query is not None:
    query = query.decode(errors='replace')
    return query

# 改为
if query is not None:
    query = query.encode(errors='replace')
    return query

现在我们可以创建数据库表了。首先，用下面的命令验证模型的有效性：

python manage.py check

check 命令检查你的模型的语法和逻辑是否正确。如果一切正常，你会看到 0 errors found 消息。如果出错，请检查你输入的模型代码。错误输出会给出非常有用的错误信息来帮助你修正你的模型。

一旦你觉得你的模型可能有问题，运行 python manage.py check 。它可以帮助你捕获一些常见的模型定义错误。

模型确认没问题了，运行下面的命令来生成一个模型的 python 类转为 sql 语句的中间语句，这个语句很重要，该语句是把模型类转为 sql 语句或者把模型类迁移（生成）成数据库管理系统内的数据库表的前提，CREATE TABLE 语句：

python manage.py makemigrations books

执行完这个语句在，它会在 books 目录下生成一个 migrations 文件夹，里面有一个 0001_initial 文件，该文件的内容就是 python 类转为 sql 语句的中间语句。

确定模型没问题且成功生成了中间语句后，运行下面的命令来生成 CREATE TABLE 语句：

python manage.py sqlmigrate books 0001_initial

在这个命令行中， books 是 app 的名称。和你运行 manage.py startapp 中的一样。执行之后，输出如下：

BEGIN;
CREATE TABLE "books_publisher" (
    "id" serial NOT NULL PRIMARY KEY,
    "name" varchar(30) NOT NULL,
    "address" varchar(50) NOT NULL,
    "city" varchar(60) NOT NULL,
    "state_province" varchar(30) NOT NULL,
    "country" varchar(50) NOT NULL,
    "website" varchar(200) NOT NULL
)
;
CREATE TABLE "books_author" (
    "id" serial NOT NULL PRIMARY KEY,
    "first_name" varchar(30) NOT NULL,
    "last_name" varchar(40) NOT NULL,
    "email" varchar(75) NOT NULL
)
;
CREATE TABLE "books_book" (
    "id" serial NOT NULL PRIMARY KEY,
    "title" varchar(100) NOT NULL,
    "publisher_id" integer NOT NULL REFERENCES "books_publisher" ("id") DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED,
    "publication_date" date NOT NULL
)
;
CREATE TABLE "books_book_authors" (
    "id" serial NOT NULL PRIMARY KEY,
    "book_id" integer NOT NULL REFERENCES "books_book" ("id") DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED,
    "author_id" integer NOT NULL REFERENCES "books_author" ("id") DEFERRABLE INITIALLY DEFERRED,
    UNIQUE ("book_id", "author_id")
)
;
CREATE INDEX "books_book_publisher_id" ON "books_book" ("publisher_id");
COMMIT;

注意：

自动生成的表名是 app 名称（books）和模型的小写名称（publisher，book，author )的组合。
我们前面已经提到，Django为每个表格自动添加加了一个 id 主键，你可以重新设置它。
按约定，Django 添加 "_id" 后缀到外键字段名。你猜对了，这个同样是可以自定义的。
外键是用 REFERENCES 语句明确定义的。
这些 CREATE TABLE 语句会根据你的数据库而作调整，这样象数据库特定的一些字段例如：（MySQL），auto_increment（mysql），serial（SQLite），都会自动生成。integer primary key 同样的，字段名称也是自动处理（例如单引号还好是双引号）。例子中的输出是基于 mysql 语法的。

sqlmigrate 命令并没有在数据库中真正创建数据表，只是把 SQL 语句段打印出来，这样你可以看到 Django 究竟会做些什么。如果你想这么做的话，你可以把那些 SQL 语句复制到你的数据库客户端执行。不过，Django 提供了一种更为简易的提交 SQL 语句至数据库的方法：migrate 命令（注意：在执行这个命令前，你要确保你已经执行过 python manage.py makemigrations 命令）。

python manage.py migrate

执行这个命令后，将看到类似以下的内容：

Creating table books_publisher
Creating table books_author
Creating table books_book
Installing index for books.Book model

migrate 命令是同步你的模型到数据库的一个简单方法。它会根据 INSTALLEDAPPS 里设置的app来检查数据库，如果表不存在，它就会创建它。需要注意的是，migrate 并不能_将模型的修改或删除同步到数据库；如果你修改或删除了一个模型，并想把它提交到数据库，migrate 并不会做出任何处理。

如果你再次运行 python manage.py migrate，什么也没发生，因为你没有添加新的模型或者添加新的 app。因此，运行 python manage.py migrate 总是安全的，因为它不会重复执行 SQL 语句。

如果你有兴趣，花点时间用你的 mysql 客户端登录进数据库服务器看看刚才 Django 创建的数据表。也可以执行 python manage.py dbshell ，这个命令将依据 DATABASE_SERVER 的里设置自动检测使用哪种命令行客户端。常言说，后来者居上。

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