Django ORM So'rovlarini Optimallashtirish: select_related va prefetch_related taqqoslanishi

Django ilovangiz kengayib borgan sari, ma'lumotlar bazasiga samarali so'rovlar yuborish optimal ishlash samaradorligini saqlab qolish uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'ladi. Django ORM ma'lumotlar bazasiga murojaatlarni minimallashtirish va so'rovlar tezligini oshirish uchun kuchli vositalarni taqdim etadi. Bunga erishishning ikkita asosiy usuli — bu select_related va prefetch_related. Ushbu keng qamrovli qo'llanma bu tushunchalarni izohlaydi, ularning amaliy misollar bilan qo'llanilishini ko'rsatadi va sizning maxsus ehtiyojlaringiz uchun to'g'ri vositani tanlashga yordam beradi.

N+1 Muammosini Tushunish

select_related va prefetch_related ga chuqurroq kirishdan oldin, ular hal qiladigan muammoni — N+1 so'rov muammosini tushunish muhim. Bu holat ilovangiz bir guruh obyektlarni olish uchun bitta boshlang'ich so'rovni bajarganda va so'ngra har bir obyekt uchun bog'liq ma'lumotlarni olish uchun qo'shimcha so'rovlar (N ta so'rov, bu yerda N — obyektlar soni) yuborganda yuzaga keladi.

Mualliflar va kitoblarni ifodalovchi modellar bilan oddiy misolni ko'rib chiqaylik:

            class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=255)

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=255)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

            

              
                Copy
              
            
          

Endi, siz kitoblar ro'yxatini ularning mualliflari bilan ko'rsatmoqchi bo'lganingizni tasavvur qiling. Oddiy yondashuv quyidagicha bo'lishi mumkin:

            books = Book.objects.all()
for book in books:
    print(f"{book.title} by {book.author.name}")

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu kod barcha kitoblarni olish uchun bitta so'rov va keyin har bir kitob uchun uning muallifini olish uchun bittadan so'rov hosil qiladi. Agar sizda 100 ta kitob bo'lsa, siz 101 ta so'rovni bajarasiz, bu esa samaradorlikning sezilarli darajada pasayishiga olib keladi. Bu N+1 muammosidir.

select_related bilan tanishuv

select_related bitta-bitta (one-to-one) va tashqi kalit (foreign key) munosabatlarini o'z ichiga olgan so'rovlarni optimallashtirish uchun ishlatiladi. U boshlang'ich so'rovda bog'liq jadvallarni birlashtirish (JOIN) orqali ishlaydi va bog'liq ma'lumotlarni bitta ma'lumotlar bazasi murojaatida samarali tarzda olib keladi.

Keling, mualliflar va kitoblar misolimizga qaytaylik. N+1 muammosini bartaraf etish uchun biz select_related'dan quyidagicha foydalanishimiz mumkin:

            books = Book.objects.all().select_related('author')
for book in books:
    print(f"{book.title} by {book.author.name}")

            

              
                Copy
              
            
          

Endi Django Book va Author jadvallarini birlashtiradigan bitta, murakkabroq so'rovni bajaradi. Sikl ichida book.author.name'ga murojaat qilganingizda, ma'lumotlar allaqachon mavjud bo'ladi va qo'shimcha ma'lumotlar bazasi so'rovlari bajarilmaydi.

select_related'ni Bir Nechta Munosabatlar Bilan Ishlatish

select_related bir nechta munosabatlar bo'ylab harakatlana oladi. Misol uchun, agar sizda boshqa modelga tashqi kalitga ega bo'lgan model bo'lsa va u o'z navbatida yana boshqa modelga tashqi kalitga ega bo'lsa, siz barcha bog'liq ma'lumotlarni bir martada olish uchun select_related'dan foydalanishingiz mumkin.

            class Country(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=255)

class AuthorProfile(models.Model):
    author = models.OneToOneField(Author, on_delete=models.CASCADE)
    country = models.ForeignKey(Country, on_delete=models.CASCADE)

# Muallifga mamlakat qo'shish
Author.profile = models.OneToOneField(AuthorProfile, on_delete=models.CASCADE, null=True, blank=True)

authors = Author.objects.all().select_related('profile__country')
for author in authors:
    print(f"{author.name} is from {author.profile.country.name if author.profile else 'Unknown'}")

            

              
                Copy
              
            
          

Bu holda, select_related('profile__country') AuthorProfile va unga bog'liq bo'lgan Country'ni bitta so'rovda olib keladi. Munosabatlar daraxti bo'ylab harakatlanish imkonini beruvchi ikki pastki chiziq (__) belgisiga e'tibor bering.

select_related'ning cheklovlari

select_related bitta-bitta va tashqi kalit munosabatlari uchun eng samaralidir. U ko'pdan-ko'pga munosabatlari yoki teskari tashqi kalit munosabatlari uchun mos emas, chunki katta hajmdagi bog'liq ma'lumotlar to'plamlari bilan ishlaganda bu katta va samarasiz so'rovlarga olib kelishi mumkin. Bunday holatlar uchun prefetch_related yaxshiroq tanlovdir.

prefetch_related bilan tanishuv

prefetch_related ko'pdan-ko'pga (many-to-many) va teskari tashqi kalit (reverse foreign key) munosabatlarini o'z ichiga olgan so'rovlarni optimallashtirish uchun mo'ljallangan. Birlashtirish (JOIN) o'rniga, prefetch_related har bir munosabat uchun alohida so'rovlar bajaradi va keyin natijalarni "birlashtirish" uchun Python'dan foydalanadi. Bu bir nechta so'rovlarni o'z ichiga olsa-da, katta hajmdagi bog'liq ma'lumotlar to'plamlari bilan ishlaganda birlashtirishlardan ko'ra samaraliroq bo'lishi mumkin.

Har bir kitob bir nechta janrga ega bo'lishi mumkin bo'lgan stsenariyni ko'rib chiqaylik:

            class Genre(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=255)

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=255)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)
    genres = models.ManyToManyField(Genre)

            

              
                Copy
              
            
          

Kitoblar ro'yxatini ularning janrlari bilan olish uchun select_related'dan foydalanish to'g'ri kelmaydi. Buning o'rniga, biz prefetch_related'dan foydalanamiz:

            books = Book.objects.all().prefetch_related('genres')
for book in books:
    genre_names = [genre.name for genre in book.genres.all()]
    print(f"{book.title} ({', '.join(genre_names)}) by {book.author.name}")

            

              
                Copy
              
            
          

Bu holda, Django ikkita so'rov bajaradi: biri barcha kitoblarni olish uchun va ikkinchisi o'sha kitoblarga bog'liq barcha janrlarni olish uchun. Keyin u janrlarni tegishli kitoblarga samarali bog'lash uchun Python'dan foydalanadi.

prefetch_related'ni Teskari Tashqi Kalitlar Bilan Ishlatish

prefetch_related teskari tashqi kalit munosabatlarini optimallashtirish uchun ham foydalidir. Quyidagi misolni ko'rib chiqaylik:

            class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=255)
    country = models.CharField(max_length=255, blank=True, null=True) # Aniqroq bo'lishi uchun qo'shildi

    def __str__(self):
        return self.name

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=255)
    author = models.ForeignKey(Author, related_name='books', on_delete=models.CASCADE)

            

              
                Copy
              
            
          

Mualliflar va ularning kitoblari ro'yxatini olish uchun:

            authors = Author.objects.all().prefetch_related('books')
for author in authors:
    book_titles = [book.title for book in author.books.all()]
    print(f"{author.name} has written: {', '.join(book_titles)}")

            

              
                Copy
              
            
          

Bu yerda, prefetch_related('books') har bir muallifga bog'liq barcha kitoblarni alohida so'rovda olib keladi va author.books.all()'ga murojaat qilinganda N+1 muammosini oldini oladi.

prefetch_related'ni queryset bilan ishlatish

Siz bog'liq obyektlarni olish uchun maxsus queryset taqdim etish orqali prefetch_related'ning xatti-harakatini yanada sozlashingiz mumkin. Bu, ayniqsa, bog'liq ma'lumotlarni filtrlash yoki tartiblash kerak bo'lganda foydalidir.

            from django.db.models import Prefetch

authors = Author.objects.prefetch_related(Prefetch('books', queryset=Book.objects.filter(title__icontains='django')))

for author in authors:
    django_books = author.books.all()
    print(f"{author.name} has written {len(django_books)} books about Django.")

            

              
                Copy
              
            
          

Bu misolda, Prefetch obyekti bizga faqat sarlavhasida "django" so'zi bo'lgan kitoblarni olib keladigan maxsus queryset belgilash imkonini beradi.

prefetch_related'ni zanjir qilish

select_related'ga o'xshab, siz bir nechta munosabatlarni optimallashtirish uchun prefetch_related chaqiruvlarini zanjir qilishingiz mumkin:

            authors = Author.objects.all().prefetch_related('books__genres')

for author in authors:
  for book in author.books.all():
    genres = book.genres.all()
    print(f"{author.name} wrote {book.title} which is of genre(s) {[genre.name for genre in genres]}")

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu misol muallifga bog'liq kitoblarni, so'ngra o'sha kitoblarga bog'liq janrlarni oldindan yuklaydi. Zanjirlangan prefetch_related'dan foydalanish sizga chuqur joylashgan munosabatlarni optimallashtirish imkonini beradi.

select_related va prefetch_related: To'g'ri Vositalarni Tanlash

Xo'sh, qachon select_related'ni va qachon prefetch_related'ni ishlatish kerak? Mana oddiy qo'llanma:

• select_related: Bog'liq ma'lumotlarga tez-tez murojaat qilish zarur bo'lgan bitta-bitta va tashqi kalit munosabatlari uchun foydalaning. U ma'lumotlar bazasida JOIN operatsiyasini bajaradi, shuning uchun odatda kichik hajmdagi bog'liq ma'lumotlarni olish uchun tezroq ishlaydi.
• prefetch_related: Ko'pdan-ko'pga va teskari tashqi kalit munosabatlari uchun yoki katta hajmdagi bog'liq ma'lumotlar to'plamlari bilan ishlaganda foydalaning. U alohida so'rovlar bajaradi va natijalarni birlashtirish uchun Python'dan foydalanadi, bu katta JOIN'larga qaraganda samaraliroq bo'lishi mumkin. Shuningdek, bog'liq obyektlarda maxsus queryset filtrlashdan foydalanish kerak bo'lganda ham qo'llaniladi.

Xulosa qilib aytganda:

• Munosabat Turi: select_related (ForeignKey, OneToOne), prefetch_related (ManyToManyField, teskari ForeignKey)
• So'rov Turi: select_related (JOIN), prefetch_related (Alohida So'rovlar + Python'da Birlashtirish)
• Ma'lumotlar Hajmi: select_related (Kichik bog'liq ma'lumotlar), prefetch_related (Katta bog'liq ma'lumotlar)

Amaliy Misollar va Eng Yaxshi Amaliyotlar

Quyida real hayotiy stsenariylarda select_related va prefetch_related'dan foydalanish bo'yicha ba'zi amaliy misollar va eng yaxshi amaliyotlar keltirilgan:

• Elektron Tijorat: Mahsulot tafsilotlarini ko'rsatayotganda, mahsulotning kategoriyasi va ishlab chiqaruvchisini olish uchun select_related'dan foydalaning. Mahsulot rasmlari yoki bog'liq mahsulotlarni olish uchun prefetch_related'dan foydalaning.
• Ijtimoiy Tarmoq: Foydalanuvchi profilini ko'rsatayotganda, foydalanuvchining postlari va kuzatuvchilarini olish uchun prefetch_related'dan foydalaning. Foydalanuvchining profil ma'lumotlarini olish uchun select_related'dan foydalaning.
• Kontentni Boshqarish Tizimi (CMS): Maqolani ko'rsatayotganda, muallif va kategoriyani olish uchun select_related'dan foydalaning. Maqolaning teglari va izohlarini olish uchun prefetch_related'dan foydalaning.

Umumiy Eng Yaxshi Amaliyotlar:

• So'rovlaringizni Tahlil Qiling: Sekin so'rovlarni va potentsial N+1 muammolarini aniqlash uchun Django'ning debug toolbar'i yoki boshqa profil vositalaridan foydalaning.
• Oddiydan Boshlang: Oddiy amalga oshirishdan boshlang va keyin tahlil natijalariga asoslanib optimallashtiring.
• Puxta Sinovdan O'tkazing: Optimallashtirishlaringiz yangi xatoliklarga yoki ishlash samaradorligining pasayishiga olib kelmasligiga ishonch hosil qiling.
• Keshdan Foydalanishni Ko'rib Chiqing: Tez-tez murojaat qilinadigan ma'lumotlar uchun ishlash samaradorligini yanada oshirish uchun kesh mexanizmlaridan (masalan, Django'ning kesh freymvorki yoki Redis) foydalanishni ko'rib chiqing.
• Ma'lumotlar bazasida indekslardan foydalaning: Bu optimal so'rovlar samaradorligi uchun, ayniqsa, production'da majburiy shartdir.

Murakkab Optimallashtirish Usullari

select_related va prefetch_related'dan tashqari, Django ORM so'rovlaringizni optimallashtirish uchun foydalanishingiz mumkin bo'lgan boshqa murakkab usullar mavjud:

• only() va defer(): Bu metodlar ma'lumotlar bazasidan qaysi maydonlarni olishni belgilash imkonini beradi. Faqat kerakli maydonlarni olish uchun only()'dan foydalaning va darhol kerak bo'lmagan maydonlarni istisno qilish uchun defer()'dan foydalaning.
• values() va values_list(): Bu metodlar ma'lumotlarni Django model nusxalari o'rniga lug'atlar yoki kortejlar sifatida olish imkonini beradi. Bu faqat model maydonlarining bir qismi kerak bo'lganda samaraliroq bo'lishi mumkin.
• Xom SQL So'rovlari: Ba'zi hollarda, Django ORM ma'lumotlarni olishning eng samarali usuli bo'lmasligi mumkin. Murakkab yoki yuqori darajada optimallashtirilgan so'rovlar uchun xom SQL so'rovlaridan foydalanishingiz mumkin.
• Ma'lumotlar Bazasi uchun Maxsus Optimallashtirishlar: Turli ma'lumotlar bazalari (masalan, PostgreSQL, MySQL) turli xil optimallashtirish usullariga ega. Samaradorlikni yanada oshirish uchun ma'lumotlar bazasiga xos xususiyatlarni o'rganing va ulardan foydalaning.

Xalqarolashtirish Masalalari

Global auditoriya uchun Django ilovalarini ishlab chiqishda xalqarolashtirish (i18n) va mahalliylashtirishni (l10n) hisobga olish muhim. Bu sizning ma'lumotlar bazasi so'rovlaringizga bir necha jihatdan ta'sir qilishi mumkin:

• Tilga Xos Ma'lumotlar: Siz kontent tarjimalarini ma'lumotlar bazangizda saqlashingiz kerak bo'lishi mumkin. Tarjimalarni boshqarish va so'rovlaringiz ma'lumotlarning to'g'ri til versiyasini olishini ta'minlash uchun Django'ning i18n freymvorkidan foydalaning.
• Belgilar To'plamlari va Taqqoslashlar: Keng doiradagi tillar va belgilarni qo'llab-quvvatlash uchun ma'lumotlar bazangiz uchun mos belgilar to'plamlari va taqqoslashlarni tanlang.
• Vaqt Mintaqalari: Sanalar va vaqtlar bilan ishlaganda, vaqt mintaqalariga e'tiborli bo'ling. Sanalar va vaqtlarni UTC'da saqlang va ularni ko'rsatishda foydalanuvchining mahalliy vaqt mintaqasiga o'zgartiring.
• Valyuta Formatlash: Narxlarni ko'rsatishda foydalanuvchining joylashuviga qarab mos valyuta belgilari va formatlashdan foydalaning.

Xulosa

Django ORM so'rovlarini optimallashtirish kengaytiriladigan va yuqori samarali veb-ilovalar yaratish uchun muhimdir. select_related va prefetch_related'ni tushunib, samarali qo'llash orqali siz ma'lumotlar bazasi so'rovlari sonini sezilarli darajada kamaytirishingiz va ilovangizning umumiy javob tezligini oshirishingiz mumkin. So'rovlaringizni tahlil qilishni, optimallashtirishlaringizni puxta sinovdan o'tkazishni va samaradorlikni yanada oshirish uchun boshqa ilg'or usullarni ko'rib chiqishni unutmang. Ushbu eng yaxshi amaliyotlarga rioya qilish orqali siz Django ilovangiz hajmi yoki murakkabligidan qat'i nazar, silliq va samarali foydalanuvchi tajribasini taqdim etishini ta'minlay olasiz. Shuni ham yodda tutingki, yaxshi ma'lumotlar bazasi dizayni va to'g'ri sozlangan indekslar optimal samaradorlik uchun zaruriy shartdir.