النماذج Models والاستعلام عن البيانات في Django: أساس البرمجة الموجهة للكائنات في تطبيقات الويب

تُعد بيئة Django من أكثر الأطر شيوعًا في تطوير تطبيقات الويب باستخدام لغة البرمجة Python، وذلك لما تتميز به من بساطة في البنية، وقوة في الإمكانيات، واعتمادها الكامل على فلسفة “عدم تكرار نفسك” (Don’t Repeat Yourself – DRY). ومن أهم اللبنات الأساسية في Django، نجد “النماذج” (Models)، والتي تمثل العمود الفقري للطبقة الخاصة بالتعامل مع قواعد البيانات. فهي الطبقة التي تجسد منطق البيانات، وتعكس الكيانات الحقيقية في قاعدة البيانات، وتوفّر واجهات برمجية للاستعلام عنها وتعديلها.

يهدف هذا المقال إلى تقديم شرح موسع وعميق حول النماذج في Django، بالإضافة إلى آلية تنفيذ الاستعلامات على قاعدة البيانات من خلال واجهات ORM (Object-Relational Mapping) التي يوفرها الإطار. ويستعرض المقال الجوانب النظرية والتطبيقية المتعلقة بالنماذج، مرفقًا بالأمثلة العملية، وأفضل الممارسات المتبعة في تصميم النماذج وتنفيذ الاستعلامات المعقدة.

1. تعريف النماذج في Django وأهميتها

في بنية MVC، يُعتبر النموذج (Model) مسؤولًا عن تمثيل البيانات والتعامل معها. في Django، يتم تعريف النماذج باستخدام الأصناف (Classes) بلغة Python، والتي تُشتق من الصنف الأساسي django.db.models.Model.

كل نموذج يمثّل جدولًا في قاعدة البيانات، وكل خاصية داخل النموذج تُترجم إلى عمود داخل الجدول. Django تتولى تلقائيًا عملية تحويل الأصناف إلى جداول، وتوفر واجهة برمجية عالية المستوى للتعامل مع هذه البيانات دون الحاجة إلى كتابة استعلامات SQL مباشرة.

2. إنشاء نموذج بسيط في Django

يتم إنشاء النماذج داخل ملف models.py في كل تطبيق فرعي داخل مشروع Django. كمثال، يمكن إنشاء نموذج يمثل “مقالًا” داخل موقع إلكتروني على النحو التالي:

python
CopyEdit
from django.db import models

class Article(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    content = models.TextField()
    published_date = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    author = models.CharField(max_length=100)

    def __str__(self):
        return self.title

شرح الخصائص:

• CharField: حقل يستخدم لسلاسل قصيرة.

• TextField: حقل يستخدم للنصوص الطويلة.

• DateTimeField: حقل لتخزين التاريخ والوقت.

• __str__: دالة ترجع تمثيل نصي للنموذج عند عرضه.

بعد تعريف النموذج، يجب تنفيذ الأمر التالي لإنشاء الهجرة (Migration) الخاصة به:

bash
CopyEdit
python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

3. أنواع الحقول المستخدمة في النماذج

يوفر Django مجموعة واسعة من الحقول التي يمكن استخدامها في النماذج، مثل:

4. العلاقات بين النماذج

تعتمد Django على أنواع الحقول الخاصة لتحديد العلاقات بين الجداول، مثل:

علاقة واحد إلى متعدد:

python
CopyEdit
class Author(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class Book(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    author = models.ForeignKey(Author, on_delete=models.CASCADE)

علاقة متعدد إلى متعدد:

python
CopyEdit
class Student(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class Course(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)
    students = models.ManyToManyField(Student)

5. الاستعلام عن البيانات باستخدام ORM

يوفر Django واجهة برمجية قوية لإنشاء استعلامات على قاعدة البيانات باستخدام الكائنات بدلًا من كتابة SQL مباشر. تشمل أهم العمليات:

5.1 إنشاء كائن جديد:

python
CopyEdit
article = Article(title='مقال جديد', content='هذا نص المقال', author='محمد')
article.save()

5.2 استرجاع البيانات:

python
CopyEdit
all_articles = Article.objects.all()
one_article = Article.objects.get(id=1)

5.3 التصفية (Filter):

python
CopyEdit
filtered_articles = Article.objects.filter(author='محمد')

5.4 الترتيب:

python
CopyEdit
ordered_articles = Article.objects.order_by('-published_date')

5.5 التحديد المتقدم باستخدام Q:

python
CopyEdit
from django.db.models import Q

Article.objects.filter(Q(author='أحمد') | Q(title__contains='مقدمة'))

6. تحديث البيانات

يمكن تحديث بيانات كائن معين كما يلي:

python
CopyEdit
article = Article.objects.get(id=1)
article.title = 'عنوان جديد'
article.save()

كما يمكن التحديث دفعة واحدة:

python
CopyEdit
Article.objects.filter(author='محمد').update(author='أحمد')

7. حذف البيانات

يمكن حذف سجل معين باستخدام:

python
CopyEdit
article = Article.objects.get(id=1)
article.delete()

أو الحذف الجماعي:

python
CopyEdit
Article.objects.filter(author='أحمد').delete()

8. الدوال الإضافية في ORM

يوفر Django مجموعة من الدوال الجاهزة للاستعلامات المتقدمة:

• count(): لعد النتائج.

• exists(): للتحقق من وجود نتائج.

• distinct(): لجلب القيم الفريدة.

• values() و values_list(): للحصول على تمثيلات خاصة للبيانات.

• annotate() و aggregate(): لتنفيذ العمليات الحسابية مثل المجموع والمتوسط.

9. استخدام Prefetch و Select Related لتحسين الأداء

عند التعامل مع العلاقات، قد تُسبب الاستعلامات المتعددة في تحميل زائد على قاعدة البيانات. لذلك يوفر Django تقنيات لتحسين الأداء:

select_related:

يُستخدم لعلاقات واحد إلى واحد أو واحد إلى متعدد:

python
CopyEdit
books = Book.objects.select_related('author').all()

prefetch_related:

يُستخدم لعلاقات متعدد إلى متعدد:

python
CopyEdit
courses = Course.objects.prefetch_related('students').all()

10. النماذج المجردة (Abstract Models)

تُستخدم لإنشاء نماذج قابلة لإعادة الاستخدام، دون أن تنشئ جداول فعلية في قاعدة البيانات:

python
CopyEdit
class TimeStampedModel(models.Model):
    created = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    updated = models.DateTimeField(auto_now=True)

    class Meta:
        abstract = True

class Article(TimeStampedModel):
    title = models.CharField(max_length=200)

11. إدارة النماذج (Model Managers)

يمكنك تخصيص الطريقة التي تُسترجع بها البيانات عبر إنشاء “مدير” مخصص:

python
CopyEdit
class PublishedManager(models.Manager):
    def get_queryset(self):
        return super().get_queryset().filter(published=True)

class Article(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=200)
    published = models.BooleanField(default=False)

    objects = models.Manager()  # المدير الافتراضي
    published_objects = PublishedManager()  # مدير مخصص

12. النماذج وتكاملها مع لوحة التحكم (Django Admin)

بمجرد إنشاء النموذج وتسجيله في admin.py، يمكن إدارة بياناته من واجهة Django Admin:

python
CopyEdit
from django.contrib import admin
from .models import Article

admin.site.register(Article)

13. الممارسات الفضلى عند التعامل مع النماذج

• استخدام أسماء وصفية للحقول.

• تحديد قيود مثل unique=True و null=False للحفاظ على سلامة البيانات.

• استخدام العلاقات المناسبة بدلًا من تكرار البيانات.

• فصل المنطق المعقد في طبقات مخصصة مثل Model Managers أو QuerySet مخصص.

• الاستفادة من index_together و unique_together لأداء أفضل.

• اعتماد الفهارس db_index=True للحقول التي تُستخدم في التصفية.

14. جدول يوضح الفرق بين بعض أوامر ORM

المصادر

• Django Documentation – Models

• Django ORM Cookbook