Какие основные способы оптимизации запросов существуют в Django ORM?

Оптимизация запросов в Django ORM направлена на сокращение количества обращений к базе данных и уменьшение объема передаваемых данных. Это достигается в основном за счет решения проблемы "N+1 запроса".

Ключевые методы:

1. *`select_related(fields)** Используется для связейForeignKeyиOneToOneField. Он "расширяет" основной запрос, добавляя связанные объекты черезSQL JOIN`. Это позволяет избежать отдельных запросов к связанным таблицам при доступе к ним.

   # Плохо: N+1 запросов (1 для постов, N для авторов)
   posts = Post.objects.all()
   for post in posts:
       print(post.author.name)
   
   # Хорошо: 1 запрос с JOIN
   posts = Post.objects.select_related('author').all()
   for post in posts:
       print(post.author.name)

2. *`prefetch_related(lookups)** Применяется для связейManyToManyFieldи обратныхForeignKey. В отличие отselect_related, он выполняет отдельный запрос для связанных объектов и "соединяет" их на уровне Python. Это эффективнее, чемJOIN` для связей "многие-ко-многим".

   # Плохо: N+1 запросов (1 для блогов, N для постов в каждом блоге)
   blogs = Blog.objects.all()
   for blog in blogs:
       for post in blog.posts.all():
           print(post.title)
   
   # Хорошо: 2 запроса (1 для блогов, 1 для всех связанных постов)
   blogs = Blog.objects.prefetch_related('posts').all()
   for blog in blogs:
       for post in blog.posts.all(): # Данные уже загружены
           print(post.title)

3. only(*fields) и defer(*fields) Позволяют контролировать, какие поля модели загружать из базы данных. only() загружает только указанные поля, а defer() загружает все, кроме указанных. Это сокращает трафик и потребление памяти.

   # Загрузить только имена и email пользователей
   users = User.objects.only('username', 'email')

4. exists() и count() Для проверки существования хотя бы одного объекта exists() значительно эффективнее, чем count() > 0. exists() транслируется в SQL EXISTS, который прекращает поиск после первого найденного совпадения, в то время как count() всегда сканирует всю таблицу.

   # Хорошо: быстрый запрос EXISTS
   if Post.objects.filter(is_published=True).exists():
       print("Есть опубликованные посты.")

5. bulk_create() и bulk_update() Для массового создания или обновления объектов эти методы объединяют операции в один SQL-запрос, что на порядки быстрее, чем выполнение запросов в цикле.

6. Индексы в моделях Добавление индексов для полей, по которым часто происходит фильтрация, ускоряет операции filter(), exclude() и get() на уровне базы данных.

   class Post(models.Model):
       title = models.CharField(max_length=200)
       publish_date = models.DateTimeField()
   
       class Meta:
           indexes = [
               models.Index(fields=['publish_date']),
           ]

Для анализа и отладки запросов рекомендуется использовать django-debug-toolbar или QuerySet.explain().