Django之缓存、信号和图片验证码、ORM性能

配置缓存的方式
1. 开发调试
# 此为开始调试用，实际内部不做任何操作
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.dummy.DummyCache', # 引擎
'TIMEOUT': 300, # 缓存超时时间（默认300，None表示永不过期，0表示立即过期）
'OPTIONS':{
'MAX_ENTRIES': 300, # 最大缓存个数（默认300）
'CULL_FREQUENCY': 3, # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
},
'KEY_PREFIX': '', # 缓存key的前缀（默认空）
'VERSION': 1, # 缓存key的版本（默认1）
'KEY_FUNCTION' 函数名 # 生成key的函数（默认函数会生成为：【前缀:版本:key】）
}
} # 自定义key
def default_key_func(key, key_prefix, version):
"""
Default function to generate keys. Constructs the key used by all other methods. By default it prepends
the `key_prefix'. KEY_FUNCTION can be used to specify an alternate
function with custom key making behavior.
"""
return '%s:%s:%s' % (key_prefix, version, key) def get_key_func(key_func):
"""
Function to decide which key function to use. Defaults to ``default_key_func``.
"""
if key_func is not None:
if callable(key_func):
return key_func
else:
return import_string(key_func)
return default_key_func 2. 内存
# 此缓存将内容保存至内存的变量中
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',
'LOCATION': 'unique-snowflake',
'TIMEOUT': 300, # 缓存超时时间（默认300，None表示永不过期，0表示立即过期）
'OPTIONS': {
'MAX_ENTRIES': 300, # 最大缓存个数（默认300）
'CULL_FREQUENCY': 3, # 缓存到达最大个数之后，剔除缓存个数的比例，即：1/CULL_FREQUENCY（默认3）
},
}
} 3. 文件
# 此缓存将内容保存至文件
# 配置： CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache',
'LOCATION': '/var/tmp/django_cache', # 文件路径
}
}
# 注：其他配置同开发调试版本 4. 数据库
# 此缓存将内容保存至数据库 # 配置：
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',
'LOCATION': 'my_cache_table', # 数据库表
}
} # 注：执行创建表命令 python manage.py createcachetable 5. Memcache缓存（python-memcached模块）
# 此缓存使用python-memcached模块连接memcache CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',
'LOCATION': '127.0.0.1:11211',
}
} CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',
'LOCATION': 'unix:/tmp/memcached.sock',
}
} CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',
'LOCATION': [
'172.19.26.240:11211',
'172.19.26.242:11211',
]
}
} 6. Memcache缓存（pylibmc模块）
# 此缓存使用pylibmc模块连接memcache CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',
'LOCATION': '127.0.0.1:11211',
}
} CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',
'LOCATION': '/tmp/memcached.sock',
}
} CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',
'LOCATION': [
'172.19.26.240:11211',
'172.19.26.242:11211',
]
}
}

1. 给单独的视图应用缓存： 粒度适中
方式一：直接给视图函数添加装饰器
# views.py
import datetime
from django.views.decorators.cache import cache_page @cache_page(15) # 缓存15秒后失效
def test_cache(request):
now = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
return HttpResponse(now) 方式二：给路由添加
# urls.py
from myapp.views import test_cache
from django.views.decorators.cache import cache_page urlpatterns = [
url(r'^testcache/$', cache_page(15)(test_cache)),
]
方式一和二选择一种即可2. 全站应用： 粒度最大(settings.py)
使用中间件，经过一系列的认证等操作，如果内容在缓存中存在，则使用FetchFromCacheMiddleware获取内容并返回给用户，
当返回给用户之前，判断缓存中是否已经存在，如果不存在则UpdateCacheMiddleware会将缓存保存至缓存，从而实现全站缓存(所有视图都进行缓存) MIDDLEWARE = [
# 站点缓存 ， 注意必须在第一个位置
'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware', # 其他中间件... # 站点缓存 ， 注意必须在最后一个位置
'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',
] CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS = ""
CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS = 300 # 缓存有效时间
CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX = ""3. 局部视图(在HTML页面设置哪些需要缓存)：粒度最细 a. 引入TemplateTag {% load cache %} b. 使用缓存 {% cache 300 '缓存key' %} # 缓存key的名字可以是随意的
缓存内容
{% endcache %}

from django.core import serializers
def get_value(request):
users = models.User.objects.all()
ret = serializers.serialize('json', users) return HttpResponse(ret)

由于json模块并不能转换时间类型的数据，因此需要我们自定义一个类来处理时间类型的数据import json
from datetime import datetime, datedata = [ # data数据中有datetime类型的值， json不能直接序列化
{"pk": 1, "name": "\u83b9\u83b9", "age": 18, 'birth': datetime.now()},
{"pk": 2, "name": "\u5c0f\u5fae", "age": 16, 'birth': datetime.now()},
{"pk": 3, "name": "\u5c0f\u9a6c\u54e5", "age": 8, 'birth': datetime.now()},
{"pk": 4, "name": "qqq", "age": 5, 'birth': datetime.now()},
{"pk": 5, "name": "www", "age": 5, 'birth': datetime.now()}
]
# json序列化的时候是调用JSONEncoder这个类的default方法进行序列化的
class JsonCustomEncoder(json.JSONEncoder): # 自定义一个类，重新json.dumps的default方法 def default(self, field): # 循环每个字段的值 if isinstance(field, datetime): # 如果这个值是datetime类型，我们自己把它转成字符串类型的时间
return field.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
elif isinstance(field, date): # 如果这个值是date类型，我们自己把它转成字符串类型的时间
return field.strftime('%Y-%m-%d')
else:
return json.JSONEncoder.default(self, field) # 如果这个值不是时间类型，调用其父类原本的default方法进行序列化print(json.dumps(data,cls=JsonCustomEncoder)) # cls指定序列化的时候去执行这个类

Model signals
pre_init # django的model执行其构造方法前，自动触发
post_init # django的model执行其构造方法后，自动触发
pre_save # django的model对象保存前，自动触发
post_save # django的model对象保存后，自动触发
pre_delete # django的model对象删除前，自动触发
post_delete # django的model对象删除后，自动触发
m2m_changed # django的model中使用m2m字段操作第三张表（add,remove,clear）前后，自动触发
class_prepared # 程序启动时，检测已注册的app中modal类，对于每一个类，自动触发
Management signals
pre_migrate # 执行migrate命令前，自动触发
post_migrate # 执行migrate命令后，自动触发
Request/response signals
request_started # 请求到来前，自动触发
request_finished # 请求结束后，自动触发
got_request_exception # 请求异常后，自动触发
Test signals
setting_changed # 使用test测试修改配置文件时，自动触发
template_rendered # 使用test测试渲染模板时，自动触发
Database Wrappers
connection_created # 创建数据库连接时，自动触发

1. 场景：数据库增加一条数据时，就记录一条日志，若不使用信号，则需要在每个创建语句下面写记录日志的语句。2. 介绍
对于Django内置的信号，仅需注册指定信号，当程序执行相应操作时，自动触发注册函数
注册信号，写入与project同名的文件夹下的_init_.py文件中，也是换数据库引擎的地方。3. 注册信号步骤
1. 导入需要的信号模块(这里列出全部模块，实际开发的时候需要哪个就导入哪个)
from django.core.signals import request_finished
from django.core.signals import request_started
from django.core.signals import got_request_exceptionfrom django.db.models.signals import class_prepared
from django.db.models.signals import pre_init, post_init
from django.db.models.signals import pre_save, post_save
from django.db.models.signals import pre_delete, post_delete
from django.db.models.signals import m2m_changed
from django.db.models.signals import pre_migrate, post_migratefrom django.test.signals import setting_changed
from django.test.signals import template_renderedfrom django.db.backends.signals import connection_created2. 定义函数来处理信号
# 方法一
from django.db.models.signals import post_save
# 函数名可随意，但是参数(sender, **kwargs)是固定的，就这两个参数
def callback(sender, **kwargs):
print("xxoo_callback")
print(sender, kwargs)post_save.connect(callback)
# 注册post_save信号：django的model对象保存后，自动触发callback函数
# post_save信号中，render就是触发信号的那一个ORM类(表)
# kwargs就是这个类的一些参数：instance是这个类的实例，created:是否是创建操作# 方法二
from django.db.models.signals import post_save
from django.dispatch import receiver
@receiver(post_save)
def my_callback(sender, **kwargs):
print("xxoo_callback")
print(sender, kwargs)# 方法三：指定触发者
from django.db.models.signals import post_save
from django.dispatch import receiver
from myapp.models import MyModel
# 指定只有MyModel这个类才能触发这个函数
@receiver(post_save, sender=MyModel)
def my_callback(sender, **kwargs):
print("xxoo_callback")
print(sender, kwargs)# 或者
post_save.connect(callback, sender=MyModel)

a. 定义信号
在某py文件中定义信号。import django.dispatch
# pizza_done是信号名
# providing_args是传给信号绑定的函数的kwargs
pizza_done = django.dispatch.Signal(providing_args=["toppings", "size"])b. 注册信号
在_init_.py 中注册信号
from 路径 import pizza_donedef callback(sender, **kwargs):
print("callback")
print(sender,kwargs)pizza_done.connect(callback)c. 触发信号
from 路径 import pizza_donepizza_done.send(sender='seven',toppings=123, size=456)
由于内置信号的触发者已经集成到Django中，所以其会自动调用，而对于自定义信号则需要开发者在任意位置触发。

0、 表结构
class Role(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32) class User(models.Model):
name = models.CharField(max_length=32)
age = models.IntegerField()
role = models.ForeignKey('Role', null=True, blank=True)1、 直接查询--> [ 对象 ]
用的时候注意，只拿自己表中的字段，别跨表，比如all_users有3条数据，user表通过外键关联role表，
如果要跨表拿到role表的name字段：
all_users = models.User.objects.all()
for user in all_users:
print(user.name, user.age, user.role.name) 其实一个进行了四次查询，第一次查询出all_users,然后每次的user.role.name都去role表查2、 要用到跨表字段的时候，使用values或values_list查询速度更快，只需一次查询即可--> [{}]
all_users = models.User.objects.all().values('name','age','role__name')
for user in all_users:
print(user['name'], user['age'], user['role__name'])3、 select_related：连表较少的时候使用，如：外键、一对一
select_related主要针一对一和多对一关系进行优化，通过多表join关联查询，一次性获得所有数据，
存放在内存中，但如果关联的表太多，会严重影响数据库性能 # 查询的时候把关联的表也一起查了，也是一次查询出结果，跟values不同的是，可以直接用点取字段
all_users = models.User.objects.all().select_related('role')
for user in all_users:
print(user.name, user.age, user.role.name)4、 prefetch_related：连表较多的时候使用，如：多对多字段和一对多字段
prefetch_related是通过分表，先获取各个表的数据，存放在内存中，然后通过Python处理他们之间的关联 all_users = models.User.objects.all().prefetch_related('role')
for user in all_users:
print(user.name, user.age, user.role.name)5、 only：将指定的字段查询加载出来，后续再访问指定的字段就不需要再查询数据库
# 用的时候注意，只拿自己指定的字段
all_users = models.User.objects.all().only('name') for user in all_users:
print(user.name) # 访问指定的字段name不需要再去查询数据库 for user in all_users:
print(user.age) # 访问不是指定的字段，每一次都去查一次数据库6、 defer：将除了指定的字段查询加载出来，后续再访问指定的字段就不需要再查询数据库(only的反义词)
all_users = models.User.objects.all().defer('name') for user in all_users:
print(user.name) # 访问指定的字段name，每一次都需要去查询数据库 for user in all_users:
print(user.age) # 访问不是指定的字段，不需要再查询数据库

import randomdef get_code():
code = ''
for i in range(6):
num = str(random.randint(0, 9)) # 数字
lower = chr(random.randint(97, 122)) # 小写字母
upper = chr(random.randint(65, 90)) # 大写字母
c = random.choice([num, lower, upper]) # 随机选取一个
code += str(c) return code

1. 验证码的形式
回想一下，平时我们输入验证码的时候，是不是都是看着一张图片，图片上显示验证码，我们看着图片输入验证码。
当然现在还有滑动的，点击等等，这里我们先学习图片的形式。2. 实现步骤
1，
准备一张没有任何内容的图片2，
安装python专门处理图片的第三方包
pip install Pillow3，
包的导入
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont4,
Image:生成一张图片
ImageDraw：生成一个画笔，用于在图片上画验证码
ImageFont：字体的格式和大小5，示例
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont# 返回随机的RGB数字
def random_color():
return random.randint(0, 255), random.randint(0, 255), random.randint(0, 255)def get_code():
with open('1.png', 'wb') as f:
# 第一步：生成一张图片(画布)
# 创建一个随机颜色的图片对象
# 参数：颜色模式，图片大小，图片颜色
img_obj = Image.new('RGB', (250, 35), random_color()) # 第二步：在该图片对象上生成一个画笔对象
draw_obj = ImageDraw.Draw(img_obj) # 使用什么字体，字体大小,kumo.ttf是我本地下载好的字体文件(sc.chinaz.com)可下载
font_obj = ImageFont.truetype('static/font/kumo.ttf', 28) # 生成验证码
code = ''
for i in range(6):
num = str(random.randint(0, 9)) # 数字
lower = chr(random.randint(97, 122)) # 小写字母
upper = chr(random.randint(65, 90)) # 大写字母
c = random.choice([num, lower, upper]) # 随机选取一个
code += str(c) # 用画笔把验证码画到图片上
# 参数：xy:坐标，画在哪个位置；text:画的内容；fill:画什么颜色；font:字体格式
draw_obj.text((35 + i*30, 0), c, fill=random_color(), font=font_obj)
# 保存图片
img_obj.save(f)get_code()6，缺点
上面的代码是在你的硬盘上存了一张图片，如果要在页面上展示，你还得进行文件的读，
这样的话不仅浪费硬盘空间，效率还不够高，因此我们应该把图片写到内存，从内存中取，效率就快很多了，
然后把图片的验证码数据存到session，这样登录的时候就可以校验了。

1. urls
urlpatterns = [
# 获取图片的路由
url(r'^login/', views.login),
url(r'^v_code/', views.v_code),
]2. 在页面中点击验证码图片，刷新验证码
<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
<meta http-equiv="content-Type" charset="UTF-8">
<meta http-equiv="x-ua-compatible" content="IE=edge">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
<title>Title</title>
</head>
<body><form action='' method='POST'>
{% csrf_token %}
<input type='text' name='username'>用户名
<input type='password' name='password'>密码
<img src="/v_code/" alt="图片加载失败" id="v_code">
<button type="submit">登录</button>
</form><script>
img = document.getElementById('v_code');
img.onclick = function () {
img.src += '?'
}
</script></body>
</html>3. 验证码视图函数
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import randomdef random_color():
return random.randint(0, 255), random.randint(0, 255), random.randint(0, 255)def v_code(request): # 第一步：生成一张图片(画布)
# 创建一个随机颜色的图片对象
# 参数：颜色模式，图片大小，图片颜色
img_obj = Image.new('RGB', (250, 35), random_color()) # 第二步：在该图片对象上生成一个画笔对象
draw_obj = ImageDraw.Draw(img_obj) # 使用什么字体，字体大小
font_obj = ImageFont.truetype('static/font/kumo.ttf', 28) # 生成验证码
code = ''
for i in range(6):
num = str(random.randint(0, 9)) # 数字
lower = chr(random.randint(97, 122)) # 小写字母
upper = chr(random.randint(65, 90)) # 大写字母
c = random.choice([num, lower, upper]) # 随机选取一个
code += str(c) # 用画笔把验证码画到图片上
# 参数：xy:坐标，画在哪个位置；text:画的内容；fill:画什么颜色；font:字体格式
draw_obj.text((35 + i*30, 0), c, fill=random_color(), font=font_obj) # 把图片里面的验证码的内容写到session,且忽略大小写
request.session['v_code'] = code.upper() # 把图片写到内存
from io import BytesIO
f1 = BytesIO() # 类似于文件的文件句柄：f1 = open()
# 把图片保存到内存
img_obj.save(f1, format="PNG")
# 从内存中取数据
img_data = f1.getvalue() return HttpResponse(img_data, content_type='image/png')4. 登录视图函数
def login(request):
err_msg = ''
if request.method == 'POST':
username = request.POST.get('username')
password = request.POST.get('password')
v_code = request.POST.get('v_code', '').upper() if v_code == request.session.get('v_code'):
obj = auth.authenticate(request, username=username, password=password)
if obj:
auth.login(request, obj)
# 认证成功 初始化权限信息
ret = init_permission(request, obj)
if ret:
return ret
return redirect(reverse('my_customer'))
err_msg = '用户名或密码错误'
else:
err_msg = '验证码错误' return render(request, 'login.html', {'err_msg': err_msg})

画完验证码后，可以添加一些干扰
就是在 draw_obj.text((35 + i*30, 0), c, fill=random_color(), font=font_obj)之后加1. 加干扰线
width = 250 # 图片宽度（防止越界）
height = 35
for i in range(5):
x1 = random.randint(0, width)
x2 = random.randint(0, width)
y1 = random.randint(0, height)
y2 = random.randint(0, height)
draw_obj.line((x1, y1, x2, y2), fill=random_color())2. 加干扰点
for i in range(40):
draw_obj.point([random.randint(0, width), random.randint(0, height)], fill=random_color())
x = random.randint(0, width)
y = random.randint(0, height)
draw_obj.arc((x, y, x+4, y+4), 0, 90, fill=random_color())