Python-Django动态模型字段

Question

我正在开发一个多租户应用程序，其中一些用户可以定义自己的数据字段（通过管理员）以收集表单中的其他数据并报告数据。后一点使得JSONField不是一个很好的选择，所以我有以下解决方案：

class CustomDataField(models.Model):
    """
    Abstract specification for arbitrary data fields.
    Not used for holding data itself, but metadata about the fields.
    """
    site = models.ForeignKey(Site, default=settings.SITE_ID)
    name = models.CharField(max_length=64)

    class Meta:
        abstract = True

class CustomDataValue(models.Model):
    """
    Abstract specification for arbitrary data.
    """
    value = models.CharField(max_length=1024)

    class Meta:
        abstract = True

请注意，CustomDataField如何具有Site的ForeignKey-每个Site将具有一组不同的自定义数据字段，但是使用相同的数据库。然后可以将各种具体的数据字段定义为：

class UserCustomDataField(CustomDataField):
    pass

class UserCustomDataValue(CustomDataValue):
    custom_field = models.ForeignKey(UserCustomDataField)
    user = models.ForeignKey(User, related_name='custom_data')

    class Meta:
        unique_together=(('user','custom_field'),)

这导致以下用途：

custom_field = UserCustomDataField.objects.create(name='zodiac', site=my_site) #probably created in the admin
user = User.objects.create(username='foo')
user_sign = UserCustomDataValue(custom_field=custom_field, user=user, data='Libra')
user.custom_data.add(user_sign) #actually, what does this even do?

但这感觉很笨拙，尤其是在需要手动创建相关数据并将其与具体模型关联的情况下。有没有更好的方法？

已被优先丢弃的选项：

• 自定义SQL可以即时修改表。一方面是因为它无法扩展，另一方面是因为它太过分了。
• 无模式的解决方案，例如NoSQL。我没有反对他们的想法，但他们仍然不合适。最终，这个数据是类型化，并使用第三方报告应用的可能性是存在的。
• 上面列出的JSONField，因为它不适用于查询。

Answer 1

到目前为止，有四种可用的方法，其中两种需要特定的存储后端：

1. Django-eav（原始软件包已不再使用，但有一些兴旺的fork）

此解决方案基于实体属性值数据模型，实质上，它使用多个表来存储对象的动态属性。关于此解决方案的重要之处在于：

• 使用几个简单的纯Django模型来表示动态字段，这使它易于理解并且与数据库无关。
• 允许你使用以下简单命令将动态属性存储有效地附加/分离到Django模型：

eav.unregister(Encounter)
eav.register(Patient)

• 与Django admin很好地集成 ;

• 同时真正强大。

缺点：

• 不是很有效。这更多地批评了EAV模式本身，这需要手动将数据从列格式合并到模型中的一组键值对。
• 难以维护。维护数据完整性需要多列唯一键约束，这在某些数据库上可能效率不高。
• 你将需要选择其中一个分支，因为不再维护官方软件包，也没有明确的领导者。
  用法非常简单：
  

import eav
from app.models import Patient, Encounter

eav.register(Encounter)
eav.register(Patient)
Attribute.objects.create(name='age', datatype=Attribute.TYPE_INT)
Attribute.objects.create(name='height', datatype=Attribute.TYPE_FLOAT)
Attribute.objects.create(name='weight', datatype=Attribute.TYPE_FLOAT)
Attribute.objects.create(name='city', datatype=Attribute.TYPE_TEXT)
Attribute.objects.create(name='country', datatype=Attribute.TYPE_TEXT)

self.yes = EnumValue.objects.create(value='yes')
self.no = EnumValue.objects.create(value='no')
self.unkown = EnumValue.objects.create(value='unkown')
ynu = EnumGroup.objects.create(name='Yes / No / Unknown')
ynu.enums.add(self.yes)
ynu.enums.add(self.no)
ynu.enums.add(self.unkown)

Attribute.objects.create(name='fever', datatype=Attribute.TYPE_ENUM,\
                                       enum_group=ynu)

# When you register a model within EAV,
# you can access all of EAV attributes:

Patient.objects.create(name='Bob', eav__age=12,
                           eav__fever=no, eav__city='New York',
                           eav__country='USA')
# You can filter queries based on their EAV fields:

query1 = Patient.objects.filter(Q(eav__city__contains='Y'))
query2 = Q(eav__city__contains='Y') |  Q(eav__fever=no)

1. PostgreSQL中的Hstore，JSON或JSONB字段

PostgreSQL支持几种更复杂的数据类型。大多数组件都通过第三方软件包获得支持，但近年来Django已将它们引入django.contrib.postgres.fields。

HStoreField：

Django-hstore最初是第三方软件包，但是Django 1.8将HStoreField作为内置组件以及其他几种PostgreSQL支持的字段类型添加了。

从某种意义上说，这种方法很不错，它可以让你同时兼顾两个方面：动态字段和关系数据库。但是，hstore 并不是理想的性能选择，特别是如果你最终要在一个字段中存储数千个项目时。它还仅支持值字符串。

#app/models.py
from django.contrib.postgres.fields import HStoreField
class Something(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32)
    data = models.HStoreField(db_index=True)

在Django的shell中，你可以像这样使用它：

>>> instance = Something.objects.create(
                 name='something',
                 data={'a': '1', 'b': '2'}
           )
>>> instance.data['a']
'1'        
>>> empty = Something.objects.create(name='empty')
>>> empty.data
{}
>>> empty.data['a'] = '1'
>>> empty.save()
>>> Something.objects.get(name='something').data['a']
'1'

你可以对hstore字段发出索引查询：

# equivalence
Something.objects.filter(data={'a': '1', 'b': '2'})

# subset by key/value mapping
Something.objects.filter(data__a='1')

# subset by list of keys
Something.objects.filter(data__has_keys=['a', 'b'])

# subset by single key
Something.objects.filter(data__has_key='a')  

JSONField：

JSON / JSONB字段支持任何JSON可编码的数据类型，不仅是键/值对，而且比Hstore更快，并且（对于JSONB）更紧凑。一些软件包实现了JSON / JSONB字段，包括django-pgfields，但是从Django 1.9开始，JSONField是使用JSONB进行存储的内置方法。 JSONField与HStoreField相似，并且在使用大字典时可能会表现更好。它还支持字符串以外的类型，例如整数，布尔值和嵌套字典。

#app/models.py
from django.contrib.postgres.fields import JSONField
class Something(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=32)
    data = JSONField(db_index=True)

在外壳中创建：

>>> instance = Something.objects.create(
                 name='something',
                 data={'a': 1, 'b': 2, 'nested': {'c':3}}
           )

索引查询与HStoreField几乎相同，除了可以嵌套。复杂索引可能需要手动创建（或脚本迁移）。

>>> Something.objects.filter(data__a=1)
>>> Something.objects.filter(data__nested__c=3)
>>> Something.objects.filter(data__has_key='a')

1. Django MongoDB

或其他NoSQL Django改编版-借助它们，你可以拥有完全动态的模型。

NoSQL Django库很棒，但是请记住它们不是100％与Django兼容的，例如，要从标准Django 迁移到Django-nonrel，你将需要用ListField替换ManyToMany 。

看看这个Django MongoDB示例：

from djangotoolbox.fields import DictField

class Image(models.Model):
    exif = DictField()
...

>>> image = Image.objects.create(exif=get_exif_data(...))
>>> image.exif
{u'camera_model' : 'Spamcams 4242', 'exposure_time' : 0.3, ...}

你甚至可以创建任何Django模型的嵌入式列表：

class Container(models.Model):
    stuff = ListField(EmbeddedModelField())

class FooModel(models.Model):
    foo = models.IntegerField()

class BarModel(models.Model):
    bar = models.CharField()
...

>>> Container.objects.create(
    stuff=[FooModel(foo=42), BarModel(bar='spam')]
)
Django-mutant：基于syncdb和South-hooks的动态模型

1. Django-mutant实现了完全动态的外键和m2m字段。灵感来自于Will Hardy和Michael Hall 令人难以置信但有些骇人听闻的解决方案。

所有这些都基于Django South hooks，根据Will Hardy在DjangoCon 2011上的演讲 （观看！），它仍然很健壮并已在生产中进行了测试（相关的源代码）。

首先实现这一点的是迈克尔·霍尔。

是的，这是神奇的事情，通过这些方法，你可以使用任何关系数据库后端来实现完全动态的Django应用，模型和字段。但是要花多少钱呢？大量使用会损害应用的稳定性吗？这些是要考虑的问题。你需要确保维护适当的锁定，以允许同时进行数据库更改请求。

如果你使用的是Michael Halls lib，则代码将如下所示：

from dynamo import models

test_app, created = models.DynamicApp.objects.get_or_create(
                      name='dynamo'
                    )
test, created = models.DynamicModel.objects.get_or_create(
                  name='Test',
                  verbose_name='Test Model',
                  app=test_app
               )
foo, created = models.DynamicModelField.objects.get_or_create(
                  name = 'foo',
                  verbose_name = 'Foo Field',
                  model = test,
                  field_type = 'dynamiccharfield',
                  null = True,
                  blank = True,
                  unique = False,
                  help_text = 'Test field for Foo',
               )
bar, created = models.DynamicModelField.objects.get_or_create(
                  name = 'bar',
                  verbose_name = 'Bar Field',
                  model = test,
                  field_type = 'dynamicintegerfield',
                  null = True,
                  blank = True,
                  unique = False,
                  help_text = 'Test field for Bar',
               )