【Python3-Django】快速掌握DRF：ModelViewSet實戰指南

DRF講解

1. 什么是 Django 和 Django REST Framework？

在深入 ModelViewSet 之前，我們先簡單了解一下背景知識：

  • Django 是一個基于 Python 的 Web 開發框架，旨在幫助開發者快速構建安全、可擴展的 Web 應用。它遵循“不要重復自己”（DRY）和“快速開發”的原則，提供了許多內置功能，比如 ORM（對象關系映射）、用戶認證、模板引擎等。
  • Django REST Framework (DRF) 是 Django 的擴展庫，專門用于構建 RESTful API。它讓開發者可以輕松地將 Django 模型轉換為 API 端點，供前端或其他服務調用。
  • ViewSet 是 DRF 提供的一種高級視圖類，ModelViewSet 是其中最常用的子類，用于處理模型的 CRUD（創建、讀取、更新、刪除）操作。

2. 什么是 ModelViewSet？

ModelViewSet 是 Django REST Framework 中的一個類，位于 rest_framework.viewsets 模塊。它是一個高度抽象的工具，集成了處理模型數據的所有常見操作（CRUD），讓你只需編寫很少的代碼，就能實現完整的 API 功能。

核心特點：

  • 自動生成 CRUD 端點：ModelViewSet 自動為你的模型提供以下 HTTP 方法對應的操作：
    • GET：列表（list）和詳情（retrieve）
    • POST：創建（create）
    • PUT/PATCH：更新（update/partial_update）
    • DELETE：刪除（destroy）
  • 代碼簡潔：通過繼承 ModelViewSet，你只需指定模型和序列化器（Serializer），就能自動生成這些功能。
  • 靈活性：可以自定義行為，比如添加權限、過濾、排序等。

3. 使用 ModelViewSet 的步驟

創建一個簡單的“任務管理”應用，包含任務（Task）的增刪改查功能。

3.1 準備工作

環境要求
  • 已安裝 Python 3（推薦 3.8 或更高版本）
  • 已安裝 Django 和 Django REST Framework：
    pip install django djangorestframework
創建 Django 項目
  1. 創建一個新的 Django 項目：
    django-admin startproject task_manager
cd task_manager
  2. 創建一個 Django 應用：
    python manage.py startapp tasks
  3. 將 tasks 應用和 rest_framework 添加到 task_manager/settings.py 的 INSTALLED_APPS 中：
    INSTALLED_APPS = [...'rest_framework','tasks',
]

3.2 定義模型

在 tasks/models.py 中定義一個簡單的 Task 模型：

from django.db import modelsclass Task(models.Model):title = models.CharField(max_length=200)description = models.TextField(blank=True)completed = models.BooleanField(default=False)created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)def __str__(self):return self.title
  • 解釋：
    • title：任務的標題，最大長度 200 個字符。
    • description：任務描述，允許為空。
    • completed：是否完成，默認為 False。
    • created_at：創建時間，自動設置為當前時間。
    • __str__：返回任務的字符串表示，便于調試。

運行遷移命令以創建數據庫表：

python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

3.3 創建序列化器（Serializer）

序列化器負責將模型數據轉換為 JSON 格式（或從 JSON 轉換為模型）。在 tasks/serializers.py 中創建：

from rest_framework import serializers
from .models import Taskclass TaskSerializer(serializers.ModelSerializer):class Meta:model = Taskfields = ['id', 'title', 'description', 'completed', 'created_at']
  • 解釋：
    • ModelSerializer 是 DRF 提供的類，自動根據模型生成序列化邏輯。
    • Meta 類指定關聯的模型（Task）和需要序列化的字段。
    • fields 列出要包含的字段，id 是 Django 模型自動生成的。

3.4 創建 ModelViewSet

在 tasks/views.py 中定義 ModelViewSet：

from rest_framework import viewsets
from .models import Task
from .serializers import TaskSerializerclass TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializer
  • 解釋：
    • queryset：指定視圖使用的查詢集，這里是所有 Task 對象。
    • serializer_class：指定序列化器，用于處理輸入輸出數據。
    • ModelViewSet 自動提供了 list、retrieve、create、update、partial_update 和 destroy 方法。

3.5 配置路由

為了讓 API 可訪問，需要將 TaskViewSet 注冊到路由中。在 task_manager/urls.py 中：

from django.contrib import admin
from django.urls import path, include
from rest_framework.routers import DefaultRouter
from tasks.views import TaskViewSet# 創建路由器并注冊 ViewSet
router = DefaultRouter()
router.register(r'tasks', TaskViewSet)urlpatterns = [path('admin/', admin.site.urls),path('api/', include(router.urls)),
]
  • 解釋：
    • DefaultRouter 是 DRF 提供的工具，自動為 ModelViewSet 生成 URL 路由。
    • router.register 注冊 TaskViewSet，并將 URL 前綴設為 tasks。
    • include(router.urls) 將路由納入主 URL 配置，API 端點將以 /api/tasks/ 開頭。

3.6 測試 API

  1. 啟動 Django 開發服務器：
    python manage.py runserver
  2. 訪問 http://127.0.0.1:8000/api/tasks/，你會看到 DRF 提供的交互式 API 界面。
  3. 測試以下功能：
    • GET /api/tasks/：列出所有任務。
    • POST /api/tasks/：創建新任務（通過 JSON 提交 {"title": "新任務", "description": "描述", "completed": false}）。
    • GET /api/tasks/1/：獲取 ID 為 1 的任務詳情。
    • PUT /api/tasks/1/：更新 ID 為 1 的任務。
    • DELETE /api/tasks/1/：刪除 ID 為 1 的任務。

4. 深入理解 ModelViewSet

4.1 ModelViewSet 的默認行為

ModelViewSet 繼承了多個 Mixin 類，提供了以下方法：

方法HTTP 方法功能URL 示例
listGET返回所有對象的列表/api/tasks/
retrieveGET返回單個對象的詳情/api/tasks/1/
createPOST創建新對象/api/tasks/
updatePUT更新現有對象（整體更新）/api/tasks/1/
partial_updatePATCH部分更新對象/api/tasks/1/
destroyDELETE刪除對象/api/tasks/1/

這些方法由 ModelViewSet 自動實現，你無需手動編寫。

4.2 自定義 ModelViewSet

雖然 ModelViewSet 提供了默認實現，但你可以通過重寫方法或添加屬性來自定義行為。以下是一些常見自定義場景：

示例 1：添加權限控制

限制只有登錄用戶可以訪問 API。在 tasks/views.py 中：

from rest_framework import viewsets, permissions
from .models import Task
from .serializers import TaskSerializerclass TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializerpermission_classes = [permissions.IsAuthenticated]  # 要求登錄
  • 解釋：permission_classes 指定只有通過認證的用戶才能訪問 API。
  • 需要在 settings.py 中啟用認證：
    REST_FRAMEWORK = {'DEFAULT_AUTHENTICATION_CLASSES': ['rest_framework.authentication.SessionAuthentication','rest_framework.authentication.BasicAuthentication',],
}
示例 2：過濾查詢集

只顯示當前用戶的任務：

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):serializer_class = TaskSerializerpermission_classes = [permissions.IsAuthenticated]def get_queryset(self):return Task.objects.filter(owner=self.request.user)
  • 解釋：重寫 get_queryset 方法，根據當前用戶過濾任務。
  • 需要在 Task 模型中添加 owner 字段：
    from django.contrib.auth.models import User
class Task(models.Model):owner = models.ForeignKey(User, on_delete=models.CASCADE)...
示例 3：自定義序列化器行為

假設你想在 list 操作時只返回部分字段：

class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()def get_serializer_class(self):if self.action == 'list':return TaskListSerializer  # 自定義序列化器return TaskSerializerclass TaskListSerializer(serializers.ModelSerializer):class Meta:model = Taskfields = ['id', 'title']  # 僅返回 id 和 title
  • 解釋：get_serializer_class 允許根據請求類型（action）動態選擇序列化器。

6. 常見問題解答

Q1：為什么使用 ModelViewSet 而不是普通視圖？
A：ModelViewSet 提供了開箱即用的 CRUD 功能，減少重復代碼。對于快速開發 API 或原型，它非常高效。如果需要更多自定義，可以使用普通的 APIView 或 GenericAPIView。

Q2：如何處理復雜的 API 邏輯？
A：可以重寫 ModelViewSet 的方法（如 create、update）或使用自定義動作（@action 裝飾器）。

Q3：如何學習更多高級功能？
A：學習 DRF 的權限、過濾、分頁和認證系統。嘗試實現 token 認證（使用 rest_framework.authtoken 或 JWT）。

在這里插入圖片描述

面試題

簡單題目 (2 道)

1. 什么是 ModelViewSet，它在 Django REST Framework 中有什么作用？

問題描述：請簡要說明 ModelViewSet 的定義以及它在構建 API 時的主要功能。

答案提示：

  • ModelViewSet 是 Django REST Framework 提供的一個高級視圖類，繼承自 GenericViewSet 和多個 Mixin（如 CreateModelMixin、ListModelMixin 等）。
  • 它自動為模型提供 CRUD 操作（創建、讀取、更新、刪除）的 API 端點。
  • 通過指定 queryset 和 serializer_class，可以快速生成 RESTful API。
  • 示例：class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet): queryset = Task.objects.all(); serializer_class = TaskSerializer

考察點：理解 ModelViewSet 的基本概念和用途。

2. 如何為 ModelViewSet 配置路由？

問題描述：說明如何使用 Django REST Framework 的路由器（Router）為 ModelViewSet 配置 URL 路由，并提供代碼示例。

答案提示：

  • 使用 rest_framework.routers.DefaultRouter 創建路由器。
  • 調用 router.register 方法注冊 ModelViewSet，指定 URL 前綴和視圖集。
  • 示例：
    from rest_framework.routers import DefaultRouter
from .views import TaskViewSetrouter = DefaultRouter()
router.register(r'tasks', TaskViewSet)
urlpatterns = [path('api/', include(router.urls)),
]
  • 自動生成 /api/tasks/（列表和創建）和 /api/tasks/<id>/（詳情、更新、刪除）等端點。

考察點：掌握 ModelViewSet 與路由器的集成。

中等題目 (5 道)

3. 如何在 ModelViewSet 中限制查詢集只返回當前用戶的數據？

問題描述：假設有一個 Task 模型，包含 owner 字段（關聯到 User 模型）。如何修改 TaskViewSet，使 GET /api/tasks/ 只返回當前登錄用戶的任務？

答案提示：

  • 重寫 get_queryset 方法，根據 self.request.user 過濾查詢集。
  • 示例：
    class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):serializer_class = TaskSerializerpermission_classes = [permissions.IsAuthenticated]def get_queryset(self):return Task.objects.filter(owner=self.request.user)
  • 需要確保用戶已登錄（IsAuthenticated 權限）。

考察點：理解 get_queryset 的動態過濾和權限控制。

4. 如何在 ModelViewSet 中為不同操作使用不同的序列化器？

問題描述：在 TaskViewSet 中，list 操作只需要返回 id 和 title，而其他操作需要返回所有字段。如何實現？

答案提示：

  • 重寫 get_serializer_class 方法，根據 self.action 返回不同的序列化器。
  • 示例：
    class TaskListSerializer(serializers.ModelSerializer):class Meta:model = Taskfields = ['id', 'title']class TaskSerializer(serializers.ModelSerializer):class Meta:model = Taskfields = '__all__'class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()def get_serializer_class(self):if self.action == 'list':return TaskListSerializerreturn TaskSerializer

考察點：掌握 get_serializer_class 的動態選擇機制。

5. 如何在 ModelViewSet 中添加自定義動作？

問題描述：為 TaskViewSet 添加一個自定義動作 mark_completed，通過 POST /api/tasks/<id>/mark_completed/ 將任務標記為已完成。提供代碼示例。

答案提示：

  • 使用 @action 裝飾器定義自定義動作。
  • 示例：
    from rest_framework.decorators import action
from rest_framework.response import Responseclass TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializer@action(detail=True, methods=['post'])def mark_completed(self, request, pk=None):task = self.get_object()task.completed = Truetask.save()serializer = self.get_serializer(task)return Response(serializer.data)
  • detail=True 表示該動作針對單個對象，URL 為 /api/tasks/<id>/mark_completed/。

考察點：理解 @action 裝飾器和自定義端點的實現。

6. 如何在 ModelViewSet 中實現分頁？

問題描述：當任務列表很長時，如何為 TaskViewSet 的 list 操作啟用分頁，每頁顯示 10 條記錄？

答案提示：

  • 在 settings.py 中配置全局分頁，或在 ViewSet 中指定分頁類。
  • 示例（全局配置）：
    # settings.py
REST_FRAMEWORK = {'DEFAULT_PAGINATION_CLASS': 'rest_framework.pagination.PageNumberPagination','PAGE_SIZE': 10
}
  • 或者在 ViewSet 中：
    class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializerpagination_class = PageNumberPaginationpage_size = 10
  • 訪問 /api/tasks/?page=2 獲取第二頁數據。

考察點：掌握 DRF 的分頁機制和配置。

7. 如何為 ModelViewSet 添加過濾功能？

問題描述：如何讓 TaskViewSet 支持通過查詢參數過濾任務，例如 GET /api/tasks/?completed=true 只返回已完成的任務？

答案提示：

  • 使用 DRF 的 django-filter 擴展或自定義過濾。
  • 安裝 django-filter：pip install django-filter
  • 示例：
    # settings.py
INSTALLED_APPS = [... , 'django_filters']
REST_FRAMEWORK = {'DEFAULT_FILTER_BACKENDS': ['django_filters.rest_framework.DjangoFilterBackend']
}# views.py
class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializerfilterset_fields = ['completed']
  • 訪問 /api/tasks/?completed=true 即可過濾。

考察點：理解 DRF 的過濾后端和 django-filter 的使用。

難題 (3 道)

8. 如何在 ModelViewSet 中實現復雜的權限控制？

問題描述：假設 Task 模型有一個 is_private 字段。只有任務的擁有者或超級用戶可以查看/編輯私有任務（is_private=True），其他用戶只能訪問非私有任務。如何實現？

答案提示：

  • 創建自定義權限類，繼承 permissions.BasePermission。
  • 示例：
    from rest_framework import permissionsclass TaskPermission(permissions.BasePermission):def has_object_permission(self, request, view, obj):if not obj.is_private:return True  # 非私有任務對所有人可訪問return obj.owner == request.user or request.user.is_superuserclass TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializerpermission_classes = [permissions.IsAuthenticated, TaskPermission]def get_queryset(self):if self.request.user.is_superuser:return Task.objects.all()return Task.objects.filter(models.Q(is_private=False) | models.Q(owner=self.request.user))
  • has_object_permission 控制單個對象的訪問權限，get_queryset 過濾列表。

考察點：高級權限控制、自定義權限類和查詢集過濾的結合。

9. 如何在 ModelViewSet 中處理嵌套序列化器？

問題描述：假設 Task 模型與 Category 模型通過外鍵關聯（task.category）。如何在 TaskViewSet 中返回任務時包含分類的詳細信息，而不是僅返回分類 ID？

答案提示：

  • 在序列化器中使用嵌套序列化器。
  • 示例：
    # models.py
class Category(models.Model):name = models.CharField(max_length=100)class Task(models.Model):title = models.CharField(max_length=200)category = models.ForeignKey(Category, on_delete=models.CASCADE)# serializers.py
class CategorySerializer(serializers.ModelSerializer):class Meta:model = Categoryfields = ['id', 'name']class TaskSerializer(serializers.ModelSerializer):category = CategorySerializer(read_only=True)class Meta:model = Taskfields = ['id', 'title', 'category']# views.py
class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializer
  • 為支持創建/更新任務時接收分類 ID，需重寫序列化器的 create/update 方法。

考察點：嵌套序列化器、只讀字段和復雜數據結構的處理。

10. 如何優化 ModelViewSet 的性能？

問題描述：假設 TaskViewSet 的 list 操作需要處理大量數據（例如 10 萬條任務記錄），如何優化性能以減少響應時間？

答案提示：

  • 分頁：啟用分頁（參考題目 6），限制每次返回的記錄數。
  • 選擇性字段加載：使用 select_related 或 prefetch_related 優化數據庫查詢。
    class TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.select_related('category').all()serializer_class = TaskSerializer
  • 緩存：使用 Django 的緩存框架或 DRF 的緩存裝飾器。
    from rest_framework.decorators import cache_pageclass TaskViewSet(viewsets.ModelViewSet):queryset = Task.objects.all()serializer_class = TaskSerializer@cache_page(60 * 15)  # 緩存 15 分鐘def list(self, request, *args, **kwargs):return super().list(request, *args, **kwargs)
  • 索引：在數據庫中為常用查詢字段（如 owner、completed）添加索引。
  • 異步任務：對于耗時操作（如批量更新），使用 Celery 異步處理。

考察點：性能優化技巧，包括數據庫查詢優化、緩存和異步任務。

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