实例具体解释Django的 select_related 和 prefetch_related 函数对 QuerySet 查询的优化（二）

这是本系列的第二篇。内容是 prefetch_related() 函数的用途、实现途径、以及用法。

本系列的第一篇在这里

第三篇在这里

对于多对多字段（ManyToManyField）和一对多字段。能够使用prefetch_related()来进行优化。也许你会说，没有一个叫OneToManyField的东西啊。实际上 。ForeignKey就是一个多对一的字段。而被ForeignKey关联的字段就是一对多字段了。

prefetch_related()和select_related()的设计目的非常相似，都是为了降低SQL查询的数量。可是实现的方式不一样。

后者是通过JOIN语句，在SQL查询内解决这个问题。可是对于多对多关系。使用SQL语句解决就显得有些不太明智。由于JOIN得到的表将会非常长。会导致SQL语句执行时间的添加和内存占用的添加。

若有n个对象，每一个对象的多对多字段相应Mi条，就会生成Σ(n)Mi 行的结果表。

prefetch_related()的解决方法是。分别查询每一个表，然后用Python处理他们之间的关系。

继续以上边的样例进行说明。假设我们要获得张三全部去过的城市。使用prefetch_related()应该是这么做：

上述代码触发的SQL查询例如以下：

第一条SQL查询不过获取张三的Person对象，第二条比較关键，它选取关系表`QSOptimize_person_visitation`中`person_id`为张三的行，然后和`city`表内联（INNER JOIN 也叫等值连接）得到结果表。

显然张三武汉、广州、十堰都去过。

又或者。我们要获得湖北的全部城市名，能够这样：

触发的SQL查询：

得到的表：

我们能够看见，prefetch使用的是 IN 语句实现的。这样。在QuerySet中的对象数量过多的时候。依据数据库特性的不同有可能造成性能问题。

prefetch_related()在Django < 1.7 仅仅有这一种使用方法。和select_related()一样，prefetch_related()也支持深度查询，比如要获得全部姓张的人去过的省：

触发的SQL：

获得的结果：

值得一提的是，链式prefetch_related会将这些查询加入起来，就像1.7中的select_related那样。

要注意的是，在使用QuerySet的时候，一旦在链式操作中改变了数据库请求，之前用prefetch_related缓存的数据将会被忽略掉。这会导致Django又一次请求数据库来获得对应的数据，从而造成性能问题。这里提到的改变数据库请求指各种filter()、exclude()等等终于会改变SQL代码的操作。而all()并不会改变终于的数据库请求，因此是不会导致又一次请求数据库的。

举个样例，要获取全部人訪问过的城市中带有“市”字的城市，这样做会导致大量的SQL查询：

由于数据库中有4人，导致了2+4次SQL查询：

具体分析一下这些请求事件。

众所周知。QuerySet是lazy的，要用的时候才会去訪问数据库。

执行到第二行Python代码时。for循环将plist看做iterator，这会触发数据库查询。最初的两次SQL查询就是prefetch_related导致的。

尽管已经查询结果中包括全部所需的city的信息。但由于在循环体中对Person.visitation进行了filter操作，这显然改变了数据库请求。

因此这些操作会忽略掉之前缓存到的数据，又一次进行SQL查询。

可是假设有这种需求了应该怎么办呢？在Django >= 1.7，能够通过下一节的Prefetch对象来实现，假设你的环境是Django < 1.7。能够在Python中完毕这部分操作。

在Django >= 1.7，能够用Prefetch对象来控制prefetch_related函数的行为。

注：因为我没有安装1.7版本号的Django环境。本节内容是參考Django文档写的，没有进行实际的測试。

Prefetch对象的特征：

一个Prefetch对象仅仅能指定一项prefetch操作。

Prefetch对象对字段指定的方式和prefetch_related中的參数同样。都是通过双下划线连接的字段名完毕的。

能够通过 queryset 參数手动指定prefetch使用的QuerySet。

能够通过 to_attr 參数指定prefetch到的属性名。

Prefetch对象和字符串形式指定的lookups參数能够混用。

继续上面的样例，获取全部人訪问过的城市中带有“武”字和“州”的城市：

注：这段代码没有在实际环境中測试过。若有不对的地方请指正。

顺带一提，Prefetch对象和字符串參数能够混用。

能够通过传入一个None来清空之前的prefetch_related。就像这样：

prefetch_related主要针一对多和多对多关系进行优化。

prefetch_related通过分别获取各个表的内容，然后用Python处理他们之间的关系来进行优化。

能够通过可变长參数指定须要select_related的字段名。指定方式和特征与select_related是同样的。

在Django >= 1.7能够通过Prefetch对象来实现复杂查询，但低版本号的Django好像仅仅能自己实现。

作为prefetch_related的參数。Prefetch对象和字符串能够混用。

prefetch_related的链式调用会将相应的prefetch加入进去，而非替换，似乎没有基于不同版本号上差别。

能够通过传入None来清空之前的prefetch_related。