Django-malliperintö: Abstraktit mallit vs. Monitaulukko-perintö

Djangon objektirelationaalinen kartoittaja (ORM) tarjoaa tehokkaita ominaisuuksia tietojen mallintamiseen ja tietokantojen kanssa vuorovaikutukseen. Yksi tehokkaan tietokantasunnittelun avainasioista Djangossa on malliperinnön ymmärtäminen ja hyödyntäminen. Tämän avulla voit uudelleenkäyttää yleisiä kenttiä ja toimintoja useissa malleissa, mikä vähentää koodin päällekkäisyyttä ja parantaa ylläpidettävyyttä. Django tarjoaa kaksi ensisijaista malliperintötyyppiä: abstraktit perusluokat ja monitaulukko-perintö. Jokaisella lähestymistavalla on omat käyttötapauksensa ja vaikutuksensa tietokantarakennetta ja kyselyiden suorituskykyä ajatellen. Tämä artikkeli tarjoaa kattavan tarkastelun molemmista, ohjaten sinua siitä, milloin kutakin tyyppiä tulisi käyttää ja miten ne toteutetaan tehokkaasti.

Malliperinnön ymmärtäminen

Malliperintö on peruskäsite olio-ohjelmoinnissa, jonka avulla voit luoda uusia luokkia (malleja Djangossa) olemassa olevien perusteella. Uusi luokka perii vanhemman luokan ominaisuudet ja menetelmät, jolloin voit laajentaa tai erikoistaa vanhemman toimintaa kirjoittamatta koodia uudelleen. Djangossa malliperintöä käytetään jakamaan kenttiä, menetelmiä ja meta-asetuksia useiden mallien kesken.

Oikean perintötyypin valitseminen on ratkaisevan tärkeää hyvin jäsennellyn ja tehokkaan tietokannan rakentamisessa. Perinnön virheellinen käyttö voi johtaa suorituskykyongelmiin ja monimutkaisiin tietokantakaavioihin. Siksi jokaisen lähestymistavan vivahteiden ymmärtäminen on olennaista.

Abstraktit perusluokat

Mitä abstraktit perusluokat ovat?

Abstraktit perusluokat ovat malleja, jotka on suunniteltu perittäviksi, mutta joita ei ole tarkoitus luoda suoraan. Ne toimivat suunnitelmina muille malleille määritellen yleiset kentät ja menetelmät, jotka tulisi olla läsnä kaikissa alimallissa. Djangossa määrität abstraktin perusluokan asettamalla mallin Meta-luokan abstract-määritteen arvoon True.

Kun malli perii abstraktin perusluokan, Django kopioi kaikki abstraktissa perusluokassa määritellyt kentät ja menetelmät alimalliin. Abstraktia perusluokkaa itseään ei kuitenkaan luoda erillisenä tauluna tietokantaan. Tämä on keskeinen ero monitaulukko-perintöön.

Milloin abstraktien perusluokkien käyttö on suositeltavaa

Abstraktit perusluokat ovat ihanteellisia, kun sinulla on joukko yleisiä kenttiä, jotka haluat sisällyttää useisiin malleihin, mutta sinun ei tarvitse kysellä suoraan abstraktista perusluokasta. Joitakin yleisiä käyttötapauksia ovat:

• Aikaleimalla varustetut mallit: created_at- ja updated_at-kenttien lisääminen useisiin malleihin.
• Käyttäjäkohtaiset mallit: user-kentän lisääminen malleihin, jotka liittyvät tiettyyn käyttäjään.
• Metatietomallit: Kenttien, kuten title, description ja keywords, lisääminen SEO-tarkoituksiin.

Esimerkki abstraktista perusluokasta

Luodaan esimerkki aikaleimalla varustettujen mallien abstraktista perusluokasta:

            
from django.db import models

class TimeStampedModel(models.Model):
    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    updated_at = models.DateTimeField(auto_now=True)

    class Meta:
        abstract = True

class Article(TimeStampedModel):
    title = models.CharField(max_length=200)
    content = models.TextField()

    def __str__(self):
        return self.title

class Comment(TimeStampedModel):
    article = models.ForeignKey(Article, on_delete=models.CASCADE)
    text = models.TextField()

    def __str__(self):
        return self.text

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä TimeStampedModel on abstrakti perusluokka, jossa on created_at- ja updated_at -kentät. Sekä Article- että Comment-mallit perivät TimeStampedModel-luokasta ja saavat automaattisesti nämä kentät. Kun suoritat komennon python manage.py migrate, Django luo kaksi taulua, Article ja Comment, joissa molemmissa on created_at- ja updated_at-kentät. Taulukkoa `TimeStampedModel` ei luoda itsessään.

Abstraktien perusluokkien edut

• Koodin uudelleenkäytettävyys: Vältetään yleisten kenttien ja menetelmien päällekkäisyys useissa malleissa.
• Yksinkertaistettu tietokantakaavio: Vähentää taulujen määrää tietokannassa, koska abstrakti perusluokka ei itsessään ole taulu.
• Parannettu ylläpidettävyys: Abstraktiin perusluokkaan tehdyt muutokset näkyvät automaattisesti kaikissa alimallissa.

Abstraktien perusluokkien haitat

• Ei suoraa kyselyä: Et voi kysellä suoraan abstraktista perusluokasta. Voit kysellä vain alimalleista.
• Rajoitettu polymorfismi: On vaikeampaa käsitellä eri alimallien esiintymiä yhtenäisesti, jos haluat käyttää yhteisiä kenttiä, jotka on määritelty abstraktissa luokassa yhden kyselyn kautta. Sinun on kyseltävä jokaista alimallia erikseen.

Monitaulukko-perintö

Mikä on monitaulukko-perintö?

Monitaulukko-perintö on malliperinnön tyyppi, jossa jokaisella perintöhierarkian mallilla on oma tietokantataulunsa. Kun malli perii toisesta mallista monitaulukko-perinnön avulla, Django luo automaattisesti yksi-yhteen-suhteen alimallin ja päämallin välille. Tämän avulla voit käyttää sekä alimallin että päämallin kenttiä alimallin yhden esiintymän kautta.

Milloin monitaulukko-perintöä tulisi käyttää

Monitaulukko-perintö sopii, kun haluat luoda erikoistuneita malleja, joilla on selkeä "on-a"-suhde yleisempään malliin. Joitakin yleisiä käyttötapauksia ovat:

• Käyttäjäprofiilit: Eri tyyppisten käyttäjien (esim. asiakkaat, toimittajat, järjestelmänvalvojat) erikoistuneiden käyttäjäprofiilien luominen.
• Tuotetyypit: Eri tuotetyyppien (esim. kirjat, elektroniikka, vaatteet) erikoistuneiden tuotemallien luominen.
• Sisältötyypit: Eri sisältötyyppien (esim. artikkelit, blogikirjoitukset, uutiset) erikoistuneiden sisältömallien luominen.

Esimerkki monitaulukko-perinnöstä

Luodaan esimerkki käyttäjäprofiilien monitaulukko-perinnöstä:

            
from django.db import models
from django.contrib.auth.models import User

class Customer(User):
    phone_number = models.CharField(max_length=20, blank=True)
    address = models.CharField(max_length=200, blank=True)

    def __str__(self):
        return self.username

class Vendor(User):
    company_name = models.CharField(max_length=100, blank=True)
    payment_terms = models.CharField(max_length=100, blank=True)

    def __str__(self):
        return self.username

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä sekä Customer- että Vendor-mallit perivät sisäänrakennetusta User-mallista. Django luo kolme taulua: auth_user (User-mallille), customer ja vendor. customer-taululla on yksi-yhteen-suhde (implisiittisesti ForeignKey) auth_user-tauluun. Vastaavasti vendor-taululla on yksi-yhteen-suhde auth_user-tauluun. Tämän avulla voit käyttää vakio User -kenttiä (esim. username, email, password) Customer- ja Vendor-mallien esiintymien kautta.

Monitaulukko-perinnön edut

• Selkeä "on-a"-suhde: Edustaa selkeää hierarkkista suhdetta mallien välillä.
• Polymorfismi: Antaa sinun käsitellä eri alimallien esiintymiä päämallin esiintyminä. Voit kysellä kaikkia `User`-objekteja ja saada tuloksia, jotka sisältävät sekä `Customer`- että `Vendor`-esiintymiä.
• Tietojen eheys: Pakottaa viite-eheyden alitaulujen ja päätaulujen välillä yksi-yhteen-suhteen avulla.

Monitaulukko-perinnön haitat

• Lisääntynyt tietokannan monimutkaisuus: Luo enemmän tauluja tietokantaan, mikä voi lisätä monimutkaisuutta ja mahdollisesti hidastaa kyselyitä.
• Suorituskyvyn ylikuormitus: Useita tauluja kattavien tietojen kysely voi olla vähemmän tehokasta kuin yhden taulun kysely.
• Mahdollisuus redundantiin tietoihin: Jos et ole varovainen, saatat päätyä tallentamaan samoja tietoja useisiin tauluihin.

Välitysmallit

Vaikka välitysmallit eivät olekaan tiukasti malliperinnön tyyppi samalla tavalla kuin abstraktit perusluokat ja monitaulukko-perintö, ne kannattaa mainita tässä yhteydessä. Välitysmallin avulla voit muokata mallin toimintaa muuttamatta sen tietokantataulua. Määrität välitysmallin asettamalla proxy = True -asetuksen mallin Meta-luokkaan.

Milloin välitysmalleja tulisi käyttää

Välitysmallit ovat hyödyllisiä, kun haluat:

• Lisätä mukautettuja metodeja malliin: Muuttamatta mallin kenttiä tai suhteita.
• Muuttaa mallin oletusjärjestystä: Tietyille näkymille tai konteksteille.
• Hallita mallia eri Django-sovelluksella: Pitämällä pohjana olevan tietokantataulun alkuperäisessä sovelluksessa.

Esimerkki välitysmallista

            
from django.db import models

class Article(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    content = models.TextField()
    published = models.BooleanField(default=False)

    def __str__(self):
        return self.title

class PublishedArticle(Article):
    class Meta:
        proxy = True
        ordering = ['-title']

    def get_absolute_url(self):
        return f'/articles/{self.pk}/'

            

              
                Copy
              
            
          

Tässä esimerkissä PublishedArticle on välitysmalli Article-mallille. Se käyttää samaa tietokantataulua kuin Article, mutta sillä on eri oletusjärjestys (ordering = ['-title']) ja se lisää mukautetun metodin (get_absolute_url). Uutta taulua ei luoda.

Oikean perintötyypin valitseminen

Seuraava taulukko tiivistää abstraktien perusluokkien ja monitaulukko-perinnön keskeiset erot:

Tässä on päätöksenteko-opas, jonka avulla voit valita oikean perintötyypin:

• Täytyykö sinun kysellä suoraan perusluokasta? Jos kyllä, käytä monitaulukko-perintöä. Jos ei, harkitse abstraktia perusluokkaa.
• Luoatko erikoistuneita malleja, joilla on selkeä "on-a"-suhde? Jos kyllä, käytä monitaulukko-perintöä.
• Tarvitsetko ensisijaisesti jakaa yleisiä kenttiä ja menetelmiä? Jos kyllä, käytä abstraktia perusluokkaa.
• Oletko huolissasi tietokannan monimutkaisuudesta ja suorituskyvyn ylikuormituksesta? Jos kyllä, suosi abstraktia perusluokkaa.

Malliperinnön parhaat käytännöt

Tässä on joitain parhaita käytäntöjä, joita kannattaa noudattaa käytettäessä malliperintöä Djangossa:

• Pidä perintöhierarkiat matalina: Syvät perintöhierarkiat voivat olla vaikeita ymmärtää ja ylläpitää. Rajoita perintöhierarkian tasojen määrää.
• Käytä mielekkäitä nimiä: Valitse kuvaavia nimiä malleillesi ja kentillesi koodin luettavuuden parantamiseksi.
• Dokumentoi mallisi: Lisää mallisi dokumentaatioketjut selittääksesi niiden tarkoitusta ja toimintaa.
• Testaa mallisi perusteellisesti: Kirjoita yksikkötestejä varmistaaksesi, että mallisi toimivat odotetusti.
• Harkitse mixinien käyttöä: Mixinit ovat luokkia, jotka tarjoavat uudelleenkäytettävyyden, joka voidaan lisätä useisiin malleihin. Ne voivat olla hyvä vaihtoehto perinnölle joissakin tapauksissa. Mixin on luokka, joka tarjoaa toiminnallisuuden, jonka muut luokat voivat periä. Se ei ole perusluokka vaan moduuli, joka tarjoaa tietynlaista toimintaa. Esimerkiksi voit luoda `LoggableMixin` -luokan kirjataksesi muutokset malliin automaattisesti.
• Ole tietoinen tietokannan suorituskyvystä: Käytä työkaluja, kuten Django Debug Toolbar, analysoimaan kyselyiden suorituskykyä ja tunnistamaan mahdollisia pullonkauloja.
• Harkitse tietokannan normalisointia: Vältä tallentamasta samoja tietoja useisiin paikkoihin. Tietokannan normalisointi on tekniikka, jota käytetään vähentämään redundanssia ja parantamaan tietojen eheyttä järjestämällä tiedot taulukoihin siten, että tietokannan eheyssäännöt täyttävät riippuvuudet asianmukaisesti.

Käytännön esimerkkejä ympäri maailmaa

Tässä on joitain globaaleja esimerkkejä malliperinnön käytöstä eri sovelluksissa:

• Verkkokauppajärjestelmä (Globaali):
  • Monitaulukko-perintöä voidaan käyttää mallintamaan erilaisia tuotetyyppejä (esim. FyysinenTuote, DigitaalinenTuote, Palvelu). Jokaisella tuotetyypillä voi olla omat erityiset ominaisuutensa, mutta ne perivät yhteiset ominaisuudet, kuten nimi, kuvaus ja hinta, perusmallista Tuote. Tämä on erityisen hyödyllistä kansainvälisessä verkkokaupassa, jossa tuotevaihtelut johtuen säännöksistä tai logistiikasta vaativat erillisiä malleja.
  • Abstraktien perusluokkien avulla voidaan lisätä yleisiä kenttiä, kuten 'lähetyspaino' ja 'mitat' kaikille fyysisille tuotteille tai 'latauslinkki' ja 'tiedostokoko' kaikille digitaalisille tuotteille.
• Kiinteistöjen hallintajärjestelmä (Kansainvälinen):
  • Monitaulukko-perintö voi mallintaa erilaisia kiinteistötyyppejä (esim. AsuinKiinteistö, KaupallinenKiinteistö, Maa). Jokaisella tyypillä voi olla ainutlaatuisia kenttiä, kuten 'makuuhuoneiden määrä' asuinrakennuksille tai 'kerrosalakeskisuhteen' kaupallisille kiinteistöille, samalla kun se perii yhteiset kentät, kuten 'osoite' ja 'hinta', perusmallista Kiinteistö.
  • Abstraktien perusluokkien avulla voidaan lisätä yleisiä kenttiä, kuten 'listauspäivämäärä' ja 'saatavuuspäivämäärä', kiinteistöjen saatavuuden seuraamiseksi.
• Koulutusalusta (Globaali):
  • Monitaulukko-perintö voi edustaa erilaisia kurssityyppejä (esim. Verkkokurssi, LähiKurssi, Työpaja). Verkkokursseilla voi olla ominaisuuksia, kuten 'video_url' ja 'kesto', kun taas lähiopinnoissa voi olla ominaisuuksia, kuten 'sijainti' ja 'aikataulu', ja ne perivät yleisiä ominaisuuksia, kuten 'otsikko' ja 'kuvaus' perusmallista Kurssi. Tämä on hyödyllistä monenlaisissa koulutusjärjestelmissä maailmanlaajuisesti, jotka tarjoavat vaihtelevia toimitusmenetelmiä.
  • Abstraktien perusluokkien avulla voidaan lisätä yleisiä kenttiä, kuten 'vaikeustaso' ja 'kieli', kurssien yhdenmukaisuuden varmistamiseksi.

Johtopäätös

Django-malliperintö on tehokas työkalu hyvin jäsenneltyjen ja ylläpidettävien tietokantakaavioiden rakentamiseen. Ymmärtämällä abstraktien perusluokkien ja monitaulukko-perinnön väliset erot voit valita oikean lähestymistavan tiettyyn käyttötapaukseesi. Muista harkita kompromisseja koodin uudelleenkäytettävyyden, tietokannan monimutkaisuuden ja suorituskyvyn ylikuormituksen välillä päätöstä tehdessäsi. Tässä artikkelissa esitettyjen parhaiden käytäntöjen noudattaminen auttaa sinua luomaan tehokkaita ja skaalautuvia Django-sovelluksia.