Django 中 Aggregation聚合的使用

ConnorK發表於2021-03-06
Django
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Django 的 filter、exclude 等方法使得對資料庫的查詢很方便了。這在資料量較小的時候還不錯，但如果資料量很大，或者查詢條件比較複雜，那麼查詢效率就會很低。

提高資料庫查詢效率可以透過原生 SQL 語句來實現，但是它的缺點就是需要開發者熟練掌握 SQL。倘若查詢條件是動態變化的，則編寫 SQL 會更加困難。

對於以便捷著稱的 Django，怎麼能忍受這樣的事。於是就有了Aggregation聚合。

聚合最好的例子就是官網給的案例了：

# models.py

from django.db import models

class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    age = models.IntegerField()

class Publisher(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=300)

class Book(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=300)
    pages = models.IntegerField()
    price = models.DecimalField(max_digits=10, decimal_places=2)
    rating = models.FloatField()
    authors = models.ManyToManyField(Author)
    publisher = models.ForeignKey(Publisher, on_delete=models.CASCADE)
    pubdate = models.DateField()

class Store(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=300)
    books = models.ManyToManyField(Book)

接下來可以這樣求所有書籍的平均價格：

>>> from django.db.models import Avg, Max, Min

>>> Book.objects.all().aggregate(Avg('price'))
{'price__avg': Decimal('30.67')}

實際上可以省掉 all() ：

>>> Book.objects.aggregate(Avg('price'))
{'price__avg': Decimal('30.67')}

還可以指定返回的鍵名：

>>> Book.objects.aggregate(price_avg=Avg('price'))
{'price_avg': Decimal('30.67')}

如果要獲取所有書籍中的最高價格：

>>> Book.objects.aggregate(Max('price'))
{'price__max': Decimal('44')}

獲取所有書籍中的最低價格：

>>> Book.objects.aggregate(Min('price'))
{'price__min': Decimal('12')}

aggregate() 方法返回的不再是 QuerySet 了，而是一個包含查詢結果的字典。如果我要對 QerySet 中每個元素都進行聚合計算、並且返回的仍然是 QuerySet ，那就要用到 annotate() 方法了。

annotate 翻譯過來就是註解，它的作用有點像給 QuerySet 中的每個元素臨時貼上一個臨時的欄位，欄位的值是分組聚合運算的結果。

比方說要給查詢集中的每本書籍都增加一個欄位，欄位內容是外鏈到書籍的作者的數量：

>>> from django.db.models import Count

>>> q = Book.objects.annotate(Count('authors'))
>>> q[0].authors__count
3

與 aggregate() 的語法類似，也可以給這個欄位自定義個名字：

>>> q = Book.objects.annotate(a_count=Count('authors'))

跨外鏈查詢欄位也是可以的：

>>> s = Store.objects.annotate(min_price=Min('books__price'), max_price=Max('books__price'))

>>> s[0].min_price
Decimal('12')
>>> s[0].max_price
Decimal('44')

既然 annotate() 返回的是查詢集，那麼自然也可以和 filter()、exclude() 等查詢方法組合使用：

>>> b = Book.objects.filter(name__startswith="Django").annotate(num_authors=Count('authors'))
>>> b[0].num_authors
4

聯用的時候 filter 、annotate 的順序會影響返回結果，所以邏輯要想清楚。

也可以排序：

>>> Book.objects.annotate(num_authors=Count('authors')).order_by('num_authors')

總而言之，aggregate 和 annotate 用於組合查詢。當你需要對某些欄位進行聚合操作時（比如Sum， Avg， Max），請使用 aggregate 。如果你想要對資料集先進行分組（Group By）然後再進行某些聚合操作或排序時，請使用 annotate 。

進行此類查詢有時候容易讓人迷惑，如果你對查詢的結果有任何的疑問，最好的方法就是直接檢視它所執行的 SQL 原始語句，像這樣：

>>> b = Book.objects.annotate(num_authors=Count('authors')).order_by('num_authors')
>>> print(b.query)
SELECT "aggregation_book"."id", "aggregation_book"."name",
"aggregation_book"."pages", "aggregation_book"."price",
"aggregation_book"."rating", "aggregation_book"."publisher_id", 
"aggregation_book"."pubdate", COUNT("aggregation_book_authors"."author_id") 
AS "num_authors" FROM "aggregation_book" LEFT OUTER JOIN "aggregation_book_authors" 
ON ("aggregation_book"."id" = "aggregation_book_authors"."book_id") 
GROUP BY "aggregation_book"."id", "aggregation_book"."name",
"aggregation_book"."pages", "aggregation_book"."price",
"aggregation_book"."rating", "aggregation_book"."publisher_id", 
"aggregation_book"."pubdate"
ORDER BY "num_authors" ASC

相關文件：Aggregation

複合使用聚合時的相互干擾問題：Count and Sum annotations interfere with each other

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