性能优化指标
在对一个Web项目进行性能优化时，我们通常需要考虑如下几个指标：
响应时间
最大并发连接数
代码的行数
函数调用次数
内存占用情况
CPU占比
响应时间（服务器从接收用户请求，处理该请求并返回结果所需的总的时间）通常是最重要的指标。
在开发环境中，我们一般建议使用django-debug-toolbar和django-silk来进行性能监测分析。它们提供了每次用户请求的响应时间，并告诉你程序执行过程哪个环节(比如SQL查询)最消耗时间。
对于中大型网站或Web APP而言，最影响网站性能的就是数据库查询部分了。一是反复从数据库读写数据很消耗时间和计算资源，二是当返回的查询数据集queryset非常大时还会占据很多内存。
数据库查询优化
利用Queryset的惰性和缓存，避免重复查询
# 例1: 利用了缓存特性 - Good
article_list = Article.objects.filter(title__contains="django")
for article in article_list:
print(article.title)
# 例2: Bad
for article in Article.objects.filter(title__contains="django"):
print(article.title)
只希望了解查询的结果是否存在或查询结果的数量，这时可以使用exists()和count()方法。这样就不会浪费资源查询一个用不到的数据集，还可以节省内存。
# 例3: Good
article_list = Article.objects.filter(title__contains="django")
if article_list.exists():
print("Records found.")
else:
print("No records")
# 例4: Good
count = Article.objects.filter(title__contains="django").count()
一次查询所有需要的关联模型数据
假设我们有一个文章(Article)模型，其与类别(Category)是单对多的关系(ForeignKey), 与标签(Tag)是多对多的关系(ManyToMany)。我们需要编写一个article_list的函数视图，以列表形式显示文章清单及每篇文章的类别和标签，
#模板文件
<ul>
{% for article in articles %}
<li>{{ article.title }} </li>
<li>{{ article.category.name }}</li>
<li>
{% for tag in article.tags.all %}
{{ tag.name }},
{% endfor %}
</li>
{% endfor %}
</ul>
在模板里每进行一次for循环获取关联对象category和tag的信息，Django就要单独进行一次数据库查询，造成了极大资源浪费。我们完全可以使用select_related方法和prefetch_related方法一次性从数据库获取单对多和多对多关联模型数据，这样在模板中遍历时Django也不会执行数据库查询了。
# 仅获取文章数据 - Bad
def article_list(request):
articles = Article.objects.all()
return render(request, 'blog/article_list.html',{'articles': articles, })
# 一次性提取关联模型数据 - Good
def article_list(request):
articles = Article.objects.all().select_related('category').prefecth_related('tags')
return render(request, 'blog/article_list.html', {'articles': articles, })
仅查询需要用到的数据
可以使用values和value_list方法按需提取数据，比如只获取文章的id和title，节省查询时间和内存
# 例子5: Bad
article_list = Article.objects.all()
if article_list:
print(article.title)
# 例子6: Good - 字典格式数据
article_list = Article.objects.values('id', 'title')
if article_list:
print(article.title)
# 例子7: Good - 元组格式数据
article_list = Article.objects.values_list('id', 'title')
if article_list:
print(article.title)
# 例子8: Good - 列表格式数据
article_list = Article.objects.values_list('id', 'title', flat=True)
if article_list:
print(article.title)
Django项目还可以使用defer和only这两个查询方法来实现这一点。第一个用于指定哪些字段不要加载，第二个用于指定只加载哪些字段。
使用分页，限制最大页数
使用分页仅展示用户所需要的数据，而不是一下子查询所有数据。同时使用分页时也最好控制最大页数。
LIMIT = 100 * 200
data = Articles.objects.all()[:(LIMIT + 1)]
if len(data) > LIMIT:
raise ExceededLimit(LIMIT)
return data
数据库设置优化
如果你使用单个数据库，你可以采用如下手段进行优化：
建立模型时能用CharField确定长度的字段尽量不用不用TextField,可节省存储空间；
可以给搜索频率高的字段属性，在定义模型时使用索引(db_index=True)；
持久化数据库连接。
没有持久化连接，Django每个请求都会与数据库创建一个连接，直到请求结束，关闭连接。如果数据库不在本地，每次建立和关闭连接也需要花费一些时间。设置持久化连接时间，仅需要添加CONN_MAX_AGE参数到你的数据库设置中。
DATABASES = {
"default": {
"ENGINE": "django.db.backends.postgresql_psycopg2",
"NAME": "postgres",
"CONN_MAX_AGE": 60, # 60秒
}
}
CONN_MAX_AGE也不宜设置过大，因为每个数据库并发连接数有上限的(比如mysql默认的最大并发连接数是100个)。如果CONN_MAX_AGE设置过大，会导致mysql 数据库连接数飙升很快达到上限。当并发请求数量很高时，CONN_MAX_AGE应该设低点，比如30s, 10s或5s。当并发请求数不高时，这个值可以设得长一点，比如60s或5分钟。
当你的用户非常多、数据量非常大时，你可以考虑读写分离、主从复制、分表分库的多数据库服务器架构。
缓存
对于中大型网站而言，使用缓存减少对数据库的访问次数是提升网站性能的关键之一。
视图缓存
from django.views.decorators.cache import cache_page
@cache_page(60 * 15)
def my_view(request):
...
使用@cached_property装饰器缓存计算属性
对于不经常变动的计算属性，可以使用@cached_property装饰器缓存结果。
缓存临时性数据比如sessions
Django的sessions默认是存在数据库中的，这样的话每一个请求Django都要使用sql查询会话数据，然后获得用户对象的信息。对于临时性的数据比如sessions和messages，最好将它们放到缓存里，也可以减少SQL查询次数。
SESSION_ENGINE = 'django.contrib.sessions.backends.cache'
模版缓存
默认情况下Django每处理一个请求都会使用模版加载器都会去文件系统搜索模板，然后渲染这些模版。你可以通过使用cached.Loader开启模板缓存加载。这时Django只会查找并且解析你的模版一次，可以大大提升模板渲染效率。
TEMPLATES = [{
'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates',
'DIRS': [BASE_DIR / 'templates'],
'OPTIONS': {
'loaders': [
('django.template.loaders.cached.Loader', [
'django.template.loaders.filesystem.Loader',
'django.template.loaders.app_directories.Loader',
'path.to.custom.Loader',
]),
],
},
}]
不建议在开发环境中(Debug=True)时开启缓存加载，因为修改模板后你不能及时看到修改后的效果。
另外模板文件中建议使用with标签缓存视图传来的数据，便于下一次时使用。对于公用的html片段，也建议使用缓存。
{% load cache %}
{% cache 500 sidebar request.user.username %}
.. sidebar for logged in user ..
{% endcache %}
静态文件
压缩 HTML、CSS 和 JavaScript等静态文件可以节省带宽和传输时间。Django 自带的压缩工具有GzipMiddleware 中间件和 spaceless 模板 Tag。使用Python压缩静态文件会影响性能，一个更好的方法是通过 Apache、Nginx 等服务器来对输出内容进行压缩。例如Nginx服务器支持gzip压缩，同时可以通过expires选项设置静态文件的缓存时间。
#更多关于Nginx的配置：
https://pythondjango.cn/python/tools/5-nginx-configuration/
使用通用类视图开发任务管理CRUD小应用
第一步：创建tasks应用，把它加入INSTALLED_APPS
首先使用 python manage.py startapp tasks 创建一个名为tasks的app，并把它计入到settings.py的INSTALLED_APPS中去。
INSTALLED_APPS = [
'django.contrib.admin',
'django.contrib.auth',
'django.contrib.contenttypes',
'django.contrib.sessions',
'django.contrib.messages',
'django.contrib.staticfiles',
'tasks',
'atricledb',
]
然后把app下的urls路径加入到项目文件夹的urls.py里去。
from django.contrib import admin
from django.urls import path, include
urlpatterns = [
path('admin/', admin.site.urls),
path('tasks/', include('tasks.urls'))
]
第二步：创建Task模型及其关联表单
我们的Task模型非常简单，仅包含name和status两个字段. 我们还使用ModelForm类创建了TaskForm，我们在创建任务或更新任务时需要用到这个表单
# tasks/models.py
from django.db import models
class Status(models.TextChoices):
UNSTARTED = 'u', "Not started yet"
ONGOING = 'o', "Ongoing"
FINISHED = 'f', "Finished"
class Task(models.Model):
name = models.CharField(verbose_name='Task name', max_length=65, unique=True)
status = models.CharField(verbose_name='Task status', max_length=1, choices=Status.choices)
def __str__(self):
return self.name
# tasks/forms.py
from .models import Task
from django import forms
class TaskForm(forms.ModelForm):
class Meta:
model = Task
fields = "__all__"
第三步：编写路由URLConfs及其相关视图函数
需要创建5个urls, 对应5个基于类的视图。这是因为对于Retrieve操作，我们需要编写两个类视图，一个用于获取任务列表，一个用于获取任务详情。对于task_detail, task_update和task_delete这个三个类视图，我们还需要通过urls传递任务id或pk参数，否则它们不知道对哪个对象进行操作。
注意：在编写路由urls.py时，基于类的视图需要使用as_view()方法将其装饰成函数。
# tasks/urls.py
from django.urls import path, re_path
from . import views
# namespace
app_name = 'tasks'
urlpatterns = [
# Create a task
path('create/', views.TaskCreateView.as_view(), name='task_create'),
# Retrieve task list
path('', views.TaskListView.as_view(), name='task_list'),
# Retrieve single task object
re_path(r'^(?P<pk>\d+)/$', views.TaskDetailView.as_view(), name='task_detail'),
# Update a task
re_path(r'^(?P<pk>\d+)/update/$', views.TaskUpdateView.as_view(), name='task_update'),
# Delete a task
re_path(r'^(?P<pk>\d+)/delete/$', views.TaskDeleteView.as_view(), name='task_delete')
]
5个基于类的视图是本应用的核心代码，它们分别继承了Django通用类视图的ListView, DetailView,CreateView, UpdateView和DeleteView。
# tasks/views.py
from django.urls import reverse, reverse_lazy
from .models import Task
from .forms import TaskForm
from django.views.generic import ListView, DetailView, \
CreateView, UpdateView, DeleteView
class TaskListView(ListView):
model = Task
context_object_name = 'tasks'
class TaskDetailView(DetailView):
model = Task
class TaskCreateView(CreateView):
model = Task
form_class = TaskForm
success_url = reverse_lazy('tasks:task_list')
class TaskUpdateView(UpdateView):
model = Task
form_class = TaskForm
success_url = reverse_lazy('tasks:task_list')
class TaskDeleteView(DeleteView):
model = Task
success_url = reverse_lazy('tasks:task_list')
第四步：编写模板
虽然有5个urls，但只需要创建4个模板:task_list.html, task_detail.html、task_form.html 和task_confirm_delete.html, 其中task_form.html由task_create 和task_update 视图类共享。我们在模板中对实例对象进行判断，如果对象已存在则模板对于更新任务，否则是创建任务。
# tasks/templates/tasks/task_list.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>Task List</title>
</head>
<body>
<h3>Task List</h3>
{% for task in tasks %}
<p>
{{ forloop.counter }}.{{ task.name }}-{{ task.get_status_display }}
(<a href="{% url 'tasks:task_update' task.id %}">Update</a> |
<a href="{% url 'tasks:task_delete' task.id %}">Delete</a>)
</p>
{% endfor %}
<p> <a href="{% url 'tasks:task_create' %}"> + Add A New Task</a></p>
</body>
</html>
# tasks/templates/tasks/task_detail.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Task Detail</title>
</head>
<body>
<p> Task Name: {{ task.name }} | <a href="{% url 'tasks:task_update' task.id %}">Update</a> |
<a href="{% url 'tasks:task_delete' task.id %}">Delete</a>
</p>
<p> Task Status: {{ task.get_status_display }} </p>
<p> <a href="{% url 'tasks:task_list' %}">View All Tasks</a> |
<a href="{% url 'tasks:task_create'%}">New Task</a>
</p>
</body>
</html>
# tasks/templates/tasks/task_form.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>{% if object %}Edit Task {% else %} Create New Task {% endif %}</title>
</head>
<body>
<h3>{% if object %}Edit Task {% else %} Create New Task {% endif %}</h3>
<form action="" method="post" enctype="multipart/form-data">
{% csrf_token %}
{{ form.as_p }}
<p><input type="submit" class="btn btn-success" value="Submit"></p>
</form>
</body>
</html>
# tasks/templates/tasks/task_confirm_delete.html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<form method="post">{% csrf_token %}
<p>Are you sure you want to delete "{{ task }}"?</p>
<input type="submit" value="Confirm" />
</form>
</html>
第五步：运行项目，查看效果
运行如下命令，访问http://127.0.0.1:8000/tasks/就应该看到效果了。
python manage.pymakemigrations
python manage.pymigrate
python manage.pyrunserver
