深入Django ORM的繼承關係

文章目錄

• JOINED映射
• TABLE_PER_CLASS映射
• SINGLE_TABLE映射
• 代理模型
• 多重繼承
• 小結

ORM中通常將對象引用映射到外鍵，但是對於繼承，關聯式資料庫中沒有自然有效方法來對應。從資料存放區的角度來看，在映射繼承關係時，可以採用幾種方式（參考JPA中的InheritanceType.定義）：

1. 使用單個表，在JPA中稱作SINGLE_TABLE。整個繼承樹共用一張表。使用唯一的表，包含所有基類和子類的欄位。
2. 每個具體類一張表，在JPA中稱作TABLE_PER_CLASS。這種方式下，每張表都包含具體類和繼承樹上所有父類的欄位。因為多個表中有重複欄位，從整個繼承樹上來說，欄位是冗餘的。
3. 每個類一張表，繼承關係通過表的JOIN操作來表示。在JPA中稱作JOINED。這種方式下，每個表只包含類中定義的欄位，不存在欄位冗餘，但是要同時操作子類和所有父類所對應的表。

Django的ORM也支援上述三種繼承策略，同時，得益於python的動態特性，還支援代理模型和多重繼承關係的映射。

JOINED映射

如果在Django中實現了Model的繼承關係，如下：

from django.db import models

class Person(models.Model):
    name = models.CharField(maxlength=10)

class Man(Person):
    job = models.CharField(maxlength=20)

class Woman(Person):
    makeup = models.CharField(maxlength=20)

則使用manage.py執行sqlall命令時，會看到這樣的結果：

CREATE TABLE "uom_person" (
"id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"name" varchar(10) NOT NULL
)
;

CREATE TABLE "uom_man" (
"person_ptr_id" integer NOT NULL PRIMARY KEY REFERENCES "uom_person" ("id"),
"job" varchar(20) NOT NULL
)
;

CREATE TABLE "uom_woman" (
"person_ptr_id" integer NOT NULL PRIMARY KEY REFERENCES "uom_person" ("id"),
"makeup" varchar(20) NOT NULL
)
;

可見，Django ORM中預設使用JOINED方式來實現繼承關係的映射。

TABLE_PER_CLASS映射

如果要實現每個具體類一張表，只需要將父類指定為抽象類別(abstract)，這樣就不會建立父類對應的表，而將父類的欄位複製到子類中去映射。如下：

from django.db import models

class Person(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=10)

class Meta:
        abstract = True

class Man(Person):
    job = models.CharField(max_length=20)

class Woman(Person):
    makeup = models.CharField(max_length=20)

sqlall 的結果：

CREATE TABLE "uom_man" (
"id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"name" varchar(10) NOT NULL,
"job" varchar(20) NOT NULL
)
;

CREATE TABLE "uom_woman" (
"id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"name" varchar(10) NOT NULL,
"makeup" varchar(20) NOT NULL
)
;

將父類聲明為abstract時，該類將沒有objects屬性，也就是說沒有Manager方法，所有無法進行資料操作，只有子類才能進行。

SINGLE_TABLE映射

在TABLE_PER_CLASS的基礎上，如果進一步指定子類的映射表名與父類的相同，則子類和父類將映射到同一張表，對所有的子類都這樣指定，就可以實現SINGLE—_TABLE映射：

from django.db import models

class Person(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=10)
class Meta:
        abstract = True

class Man(Person):
    job = models.CharField(max_length=20)
class Meta:
        db_table = 'oum_person'

class Woman(User):
    makeup = models.CharField(max_length=20)

sqlall 的結果：

CREATE TABLE "oum_person" (
"id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"name" varchar(10) NOT NULL,
"job" varchar(20) NOT NULL
)
;

CREATE TABLE "uom_woman" (
"user_ptr_id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"makeup" varchar(20) NOT NULL
)
;

上面的例子中只指定了一個子類，可以看出因為是在子類上指定，所以Django ORM更加靈活，可以控制單個子類的映射方式，從而實現任意的映射結構。

代理模型

有這樣一種常見的情境：使用某些庫(lib)中的類，只是想擴充一些方法，而不想改變其資料存放區結構。在Python中，可以通過在Meta類中增加約束proxy=True來實現。此時“子類”稱為“父類”的代理類，子類中只能增加方法，而不能增加屬性。比如上面的例子中，如果希望Person繼承Django內建的User類，又不希望破壞User類的資料存放區，則可以指定Person的proxy=True：

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

class Person(User):
#    name = models.CharField(max_length=10)
    class Meta:
        proxy = True

def do_something(self):
        ...

class Man(Person):
    job = models.CharField(max_length=20)

class Woman(Person):
    makeup = models.CharField(max_length=20)

sqlall的結果為：

CREATE TABLE "uom_man" (
"user_ptr_id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"job" varchar(20) NOT NULL
)
;

CREATE TABLE "uom_woman" (
"user_ptr_id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"makeup" varchar(20) NOT NULL
)
;

多重繼承

python支援多重繼承，儘管在Model層不推薦使用多重繼承，但Django的ORM還是支援這樣的使用方式：

class Mixin1(models.Model):
    attr1 = models.CharField(max_length=10)
class Mixin2(models.Model):
    attr1 = models.CharField(max_length=10)
class Multiple(Mixin1,Mixin2):
    attr3 = models.CharField(max_length=10)

sqlall的結果是：

CREATE TABLE "uom_mixin1" (
"id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"attr1" varchar(10) NOT NULL
)
;

CREATE TABLE "uom_mixin2" (
"id" integer NOT NULL PRIMARY KEY,
"attr1" varchar(10) NOT NULL
)
;

CREATE TABLE "uom_multiple" (
"mixin2_ptr_id" integer NOT NULL UNIQUE REFERENCES "uom_mixin2" ("id"),
"mixin1_ptr_id" integer NOT NULL PRIMARY KEY REFERENCES "uom_mixin1" ("id"),
"attr3" varchar(10) NOT NULL
)
;

多重繼承的時候，子類的ORM映射會選擇第一個父類作為主鍵管理，其他的父類作為一般的外鍵管理。

小結

Django ORM在映射繼承關係時非常靈活，不僅能夠實現JPA約定的SINGLE_TABLE、TABLE_PER_CLASS、JOINED三種方式，還可以靈活的自訂；甚至通過python的動態語言特性，支援代理模型和多重繼承的功能。但是正因為靈活，所以在使用的時候一定要非常注意，通過manage.py的sqllall功能，觀察產生的sql語句，可以驗證繼承的實現機制，避免帶來意想不到的問題。