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模型关系和非规范化

Overview

在本指南中，您可以学习；了解如何在 Django MongoDB后端中对集合之间的关系进行建模。由于MongoDB是一个文档数据库，因此 Django MongoDB后端提供了嵌入式模型字段，可将相关数据存储在单个文档中，而不是跨多个集合。 Django MongoDB后端还提供了一个大量字段，允许您在父文档中存储相关标量值的列表。

本指南解释了何时使用每种方法，并提供了示例来演示这些策略。

样本数据

本指南中的示例定义的模型表示 sample_mflix数据库中的以下集合：

movies：存储有关电影的信息
embedded_movies：使用矢量图嵌入扩展 movies
users：存储有关电影观众的信息
comments：存储有关电影评论的信息

sample_mflix要学习；了解有关数据库的更多信息，请参阅MongoDB Atlas文档中的示例 Mflix 数据集。

非规范化策略

关系数据库将数据规范化到单独的表中，并在查询时使用联接来组合相关数据。 MongoDB 的文档模型允许您将相关数据直接嵌入到父文档中，这称为非规范化。 Django MongoDB后端支持这两种方法，但我们建议您对数据进行非规范化以获得更好的性能。

要进行非规范化，请选择以下策略之一：

嵌入相关模型：使用EmbeddedModelField 或EmbeddedModelArrayField 将相关数据存储在父文档中。嵌入式数据与父文档存储在同一MongoDB文档中，并在单个读取操作中检索。
存储数组数据：使用将相关标量值列表直接存储在父文档中。在单个读取操作中检索数组数据，无需ArrayField $lookup操作。

嵌入相关模型

当应用以下所有条件时，请使用嵌入式模型：

相关数据始终与父文档一起读取。
相关数据属于单个父文档，不会在多个文档之间共享。
相关项目的数量是有限且可预测的。

要嵌入相关数据，请将嵌入式模型类定义为EmbeddedModel 的子类，然后使用 EmbeddedModelField 将其存储在父模型中。

以下示例定义了一个 Director 嵌入式模型，然后定义了一个存储 Director 模型实例的 Movie 模型：

from django.db import models
from django_mongodb_backend.models import EmbeddedModel
from django_mongodb_backend.fields import EmbeddedModelField
class Director(EmbeddedModel):
    first_name = models.CharField(max_length=100)
    last_name = models.CharField(max_length=100)
class Movie(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    director = EmbeddedModelField(Director, null=True, blank=True)

要学习；了解有关嵌入式模型的更多信息，请参阅创建模型指南中的存储嵌入式模型数据。

存储数组数据

使用 ArrayField 将相关标量值的列表直接存储在父文档中。数组数据存储在同一个MongoDB文档中，并在单个读取操作中检索，而无需执行$lookup 操作。当应用以下条件时，请使用此策略：

相关值是简单标量，例如字符串或整数。
大量大小是有界且可预测的。

以下示例定义了一个 Movie 模型，用于在 cast字段中存储字符串列表：

from django.db import models
from django_mongodb_backend.fields import ArrayField
class Movie(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    cast = ArrayField(models.CharField(max_length=100), blank=True)

要存储结构化文档数组而不是标量值，请改用 EmbeddedModelArrayField。要学习；了解更多信息，请参阅创建模型指南中的存储嵌入式模型数组数据。

关系字段

重要

跨关系字段的查询使用 MongoDB 的$lookup 操作符，这对于大型集合来说可能很慢。如果可能，请改用嵌入式模型。要学习；了解有关性能注意事项的更多信息，请参阅性能限制。

如果您的数据结构类似于关系数据库，并且您需要对大型分层数据集进行建模，则可以使用以下关系 Django 字段来链接不同集合中的文档：

外键
OneToOneField
ManyToManyField

重要

您不能在嵌入式模型类中使用关系字段，也不能将其用作 ArrayField 的 base_field。

外键

使用ForeignKey 字段在两个模型之间创建多对一关系。引用模型中的每个文档都链接到被引用模型中的一个文档。将以下参数传递给ForeignKey() 构造函数：

to：要链接到的模型类
on_delete：删除引用文档时的删除行为

以下示例使用 ForeignKey字段将 Comment 模型链接到 Movie 模型。删除sample_mflix.movies文档时，所有相关的 sample_mflix.comments 文档也会被删除：

from django.db import models
class Movie(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
class Comment(models.Model):
    movie = models.ForeignKey(
        Movie,
        on_delete=models.CASCADE,
    )
    text = models.TextField()

提示

要学习；了解有关on_delete 选项的更多信息，请参阅 Django 文档中的ForeignKey.on_delete。

OneToOneField

使用OneToOneField 字段在两个模型之间创建一对一关系。引用模型中的每个文档都链接到被引用模型中的一个文档。将以下参数传递给OneToOneField() 构造函数：

to：要链接到的模型类
on_delete：删除引用的文档时的删除行为

以下示例定义了一个 EmbeddedMovie 模型，该模型使用 OneToOneField字段链接到 Movie 模型。删除sample_mflix.movies文档时，其链接的 sample_mflix.embedded_movies文档也会被删除：

from django.db import models
from django_mongodb_backend.fields import ArrayField
class Movie(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
class EmbeddedMovie(models.Model):
    movie = models.OneToOneField(
        Movie,
        on_delete=models.CASCADE,
    )
    plot_embedding = ArrayField(models.FloatField(), blank=True)

ManyToManyField

使用ManyToManyField 字段在两个模型之间创建多对多关系。任一模型中的每个文档都可以链接到另一个模型中的多个文档。将要链接的模型类作为第一个参数传递给ManyToManyField() 构造函数。

以下示例将 Viewer 模型链接到 Movie 模型。每个观看者可以观看多部电影，并且每部电影可以由多个观看者观看：

from django.db import models
class Movie(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
class Viewer(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    email = models.CharField(max_length=200)
    watched = models.ManyToManyField(Movie, blank=True)

将关系数据转换为嵌入式数据

如果您有使用关系字段的现有模型并希望提高读取性能，则可以将其转换为使用嵌入式模型。这样就消除了 $lookup 操作，并将所有相关数据存储在单个MongoDB文档中。

此示例定义了一个具有以下关系字段的 Movie 模型：

ForeignKey，链接到 Director
OneToOneField，链接到 Award
ManyToManyField，链接到 Writer

from django.db import models
class Director(models.Model):
    first_name = models.CharField(max_length=100)
    last_name = models.CharField(max_length=100)
class Award(models.Model):
    wins = models.IntegerField(default=0)
    nominations = models.IntegerField(default=0)
    text = models.CharField(max_length=100)
class Writer(models.Model):
    first_name = models.CharField(max_length=100)
    last_name = models.CharField(max_length=100)
class Movie(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    director = models.ForeignKey(
        Director,
        null=True,
        on_delete=models.SET_NULL,
    )
    awards = models.OneToOneField(
        Award,
        null=True,
        on_delete=models.SET_NULL,
    )
    writers = models.ManyToManyField(Writer, blank=True)

要将这些关系字段转换为嵌入式字段，请更改每个相关模型以扩展 EmbeddedModel 而不是 models.Model，然后将 Movie 模型的关系字段替换为相应的嵌入式字段：

将 ForeignKey 替换为 EmbeddedModelField
将 OneToOneField 替换为 EmbeddedModelField
将 ManyToManyField 替换为 EmbeddedModelArrayField

以下示例显示了转换后的 Movie 模型：

from django.db import models
from django_mongodb_backend.models import EmbeddedModel
from django_mongodb_backend.fields import (
    EmbeddedModelField,
    EmbeddedModelArrayField,
)
class Director(EmbeddedModel):
    first_name = models.CharField(max_length=100)
    last_name = models.CharField(max_length=100)
class Award(EmbeddedModel):
    wins = models.IntegerField(default=0)
    nominations = models.IntegerField(default=0)
class Writer(EmbeddedModel):
    first_name = models.CharField(max_length=100)
    last_name = models.CharField(max_length=100)
class Movie(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    director = EmbeddedModelField(Director, null=True, blank=True)
    awards = EmbeddedModelField(Award, null=True, blank=True)
    writers = EmbeddedModelArrayField(Writer, blank=True)