友情提示：

過度性能優(yōu)化是沒有必要甚至有害的，因為花大力氣帶來的毫秒級的響應(yīng)提升你的用戶可能根本感知不到，畢竟開發(fā)人員的時間也很寶貴。

性能優(yōu)化指標

在對一個Web項目進行性能優(yōu)化時，我們通常需要評價多個指標：

• 響應(yīng)時間
• 最大并發(fā)連接數(shù)
• 代碼的行數(shù)
• 函數(shù)調(diào)用次數(shù)
• 內(nèi)存占用情況
• CPU占比

其中響應(yīng)時間（服務(wù)器從接收用戶請求，處理該請求并返回結(jié)果所需的總的時間）通常是最重要的指標，因為過長的響應(yīng)時間會讓用戶厭倦等待，轉(zhuǎn)投其它網(wǎng)站或APP。當你的用戶數(shù)量變得非常龐大，如何提高最大并發(fā)連接數(shù)，減少內(nèi)存消耗也將變得非常重要。

在開發(fā)環(huán)境中，我們一般建議使用django-debug-toolbar和django-silk來進行性能監(jiān)測分析。它們提供了每次用戶請求的響應(yīng)時間，并告訴你程序執(zhí)行過程哪個環(huán)節(jié)(比如SQL查詢)最消耗時間。

對于中大型網(wǎng)站或Web APP而言，最影響網(wǎng)站性能的就是數(shù)據(jù)庫查詢部分了。一是反復(fù)從數(shù)據(jù)庫讀寫數(shù)據(jù)很消耗時間和計算資源，二是當返回的查詢數(shù)據(jù)集queryset非常大時還會占據(jù)很多內(nèi)存。我們先從這部分優(yōu)化做起。

數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化

利用Queryset的惰性和緩存，避免重復(fù)查詢

充分利用Django的QuerySet的惰性和自帶緩存特性，可以幫助我們減少數(shù)據(jù)庫查詢次數(shù)。比如下例中例1比例2要好。因為在你打印文章標題后，Django不僅執(zhí)行了數(shù)據(jù)庫查詢，還把查詢到的article_list放在了緩存里，下次可以在其它地方復(fù)用，而例2就不行了。

 # 例1: 利用了緩存特性 - Good
 article_list = Article.objects.filter(title__contains="django")
 for article in article_list:
     print(article.title)
 
 # 例2: Bad
 for article in Article.objects.filter(title__contains="django"):
     print(article.title)

但有時我們只希望了解查詢的結(jié)果是否存在或查詢結(jié)果的數(shù)量，這時可以使用exists()和count()方法，如下所示。這樣就不會浪費資源查詢一個用不到的數(shù)據(jù)集，還可以節(jié)省內(nèi)存。

 # 例3: Good
 article_list = Article.objects.filter(title__contains="django")
 if article_list.exists():
     print("Records found.")
 else:
     print("No records")
     
 # 例4: Good
 count = Article.objects.filter(title__contains="django").count()

一次查詢所有需要的關(guān)聯(lián)模型數(shù)據(jù)

假設(shè)我們有一個文章(Article)模型，其與類別(Category)是單對多的關(guān)系(ForeignKey), 與標簽(Tag)是多對多的關(guān)系(ManyToMany)。我們需要編寫一個article_list的函數(shù)視圖，以列表形式顯示文章清單及每篇文章的類別和標簽，你的模板文件可能如下所示：

 {% for article in articles %}
    li>{{ article.title }} /li>
    li>{{ article.category.name }}/li>
    li>
        {% for tag in article.tags.all %}
            {{ tag.name }},
        {% endfor %}
    /li>
 {% endfor %}

在模板里每進行一次for循環(huán)獲取關(guān)聯(lián)對象category和tag的信息，Django就要單獨進行一次數(shù)據(jù)庫查詢，造成了極大資源浪費。我們完全可以使用select_related方法和prefetch_related方法一次性從數(shù)據(jù)庫獲取單對多和多對多關(guān)聯(lián)模型數(shù)據(jù)，這樣在模板中遍歷時Django也不會執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢了。

 # 僅獲取文章數(shù)據(jù) - Bad
 def article_list(request):
     articles = Article.objects.all()
     return render(request, 'blog/article_list.html',{'articles': articles, })
 
 # 一次性提取關(guān)聯(lián)模型數(shù)據(jù) - Good
 def article_list(request):
     articles = Article.objects.all().select_related('category').prefecth_related('tags')
     return render(request, 'blog/article_list.html', {'articles': articles, })

僅查詢需要用到的數(shù)據(jù)

默認情況下Django會從數(shù)據(jù)庫中提取所有字段，但是當數(shù)據(jù)表有很多列很多行的時候，告訴Django提取哪些特定的字段就非常有意義了。假如我們數(shù)據(jù)庫中有100萬篇文章，需要循環(huán)打印每篇文章的標題。如果按例4操作，我們會將每篇文章對象的全部信息都提取出來載入到內(nèi)存中，不僅花費更多時間查詢，還會大量占用內(nèi)存，而最后只用了title這一個字段，這是完全沒有必要的。我們完全可以使用values和value_list方法按需提取數(shù)據(jù)，比如只獲取文章的id和title，節(jié)省查詢時間和內(nèi)存(例6-例8)。

 # 例子5: Bad
 article_list = Article.objects.all()
 if article_list:
     print(article.title)
 
 # 例子6: Good - 字典格式數(shù)據(jù)
 article_list = Article.objects.values('id', 'title')
 if article_list:
     print(article.title)
 
 # 例子7: Good - 元組格式數(shù)據(jù)
 article_list = Article.objects.values_list('id', 'title')
 if article_list:
     print(article.title)
     
 # 例子8: Good - 列表格式數(shù)據(jù)
 article_list = Article.objects.values_list('id', 'title', flat=True)
 if article_list:
     print(article.title)

除此以外，Django項目還可以使用defer和only這兩個查詢方法來實現(xiàn)這一點。第一個用于指定哪些字段不要加載，第二個用于指定只加載哪些字段。

使用分頁，限制最大頁數(shù)

事實前面代碼可以進一步優(yōu)化，比如使用分頁僅展示用戶所需要的數(shù)據(jù)，而不是一下子查詢所有數(shù)據(jù)。同時使用分頁時也最好控制最大頁數(shù)。比如當你的數(shù)據(jù)庫有100萬篇文章時，每頁即使展示100篇，也需要1萬頁展示給你的用戶，這是完全沒有必要的。你可以完全只展示前200頁的數(shù)據(jù)，如下所示：

 LIMIT = 100 * 200
 
 data = Articles.objects.all()[:(LIMIT + 1)]
 if len(data) > LIMIT:
     raise ExceededLimit(LIMIT)
 
 return data

數(shù)據(jù)庫設(shè)置優(yōu)化

如果你使用單個數(shù)據(jù)庫，你可以采用如下手段進行優(yōu)化：

• 建立模型時能用CharField確定長度的字段盡量不用不用TextField, 可節(jié)省存儲空間；
• 可以給搜索頻率高的字段屬性，在定義模型時使用索引(db_index=True)；
• 持久化數(shù)據(jù)庫連接。

沒有持久化連接，Django每個請求都會與數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一個連接，直到請求結(jié)束，關(guān)閉連接。如果數(shù)據(jù)庫不在本地，每次建立和關(guān)閉連接也需要花費一些時間。設(shè)置持久化連接時間，僅需要添加CONN_MAX_AGE參數(shù)到你的數(shù)據(jù)庫設(shè)置中，如下所示：

 DATABASES = {
     ‘default': {
         ‘ENGINE': ‘django.db.backends.postgresql_psycopg2',
         ‘NAME': ‘postgres',
         ‘CONN_MAX_AGE': 60, # 60秒
    }
 }

當然CONN_MAX_AGE也不宜設(shè)置過大，因為每個數(shù)據(jù)庫并發(fā)連接數(shù)有上限的(比如mysql默認的最大并發(fā)連接數(shù)是100個)。如果CONN_MAX_AGE設(shè)置過大，會導(dǎo)致mysql 數(shù)據(jù)庫連接數(shù)飆升很快達到上限。當并發(fā)請求數(shù)量很高時，CONN_MAX_AGE應(yīng)該設(shè)低點，比如30s, 10s或5s。當并發(fā)請求數(shù)不高時，這個值可以設(shè)得長一點，比如60s或5分鐘。

當你的用戶非常多、數(shù)據(jù)量非常大時，你可以考慮讀寫分離、主從復(fù)制、分表分庫的多數(shù)據(jù)庫服務(wù)器架構(gòu)。這種架構(gòu)上的布局是對所有web開發(fā)語言適用的，并不僅僅局限于Django，這里不做進一步展開了。

緩存

緩存是一類可以更快的讀取數(shù)據(jù)的介質(zhì)統(tǒng)稱，也指其它可以加快數(shù)據(jù)讀取的存儲方式。一般用來存儲臨時數(shù)據(jù)，常用介質(zhì)的是讀取速度很快的內(nèi)存。一般來說從數(shù)據(jù)庫多次把所需要的數(shù)據(jù)提取出來，要比從內(nèi)存或者硬盤等一次讀出來付出的成本大很多。對于中大型網(wǎng)站而言，使用緩存減少對數(shù)據(jù)庫的訪問次數(shù)是提升網(wǎng)站性能的關(guān)鍵之一。

視圖緩存

 from django.views.decorators.cache import cache_page
 
 @cache_page(60 * 15)
 def my_view(request):
    ...

使用@cached_property裝飾器緩存計算屬性

對于不經(jīng)常變動的計算屬性，可以使用@cached_property裝飾器緩存結(jié)果。

緩存臨時性數(shù)據(jù)比如sessions

Django的sessions默認是存在數(shù)據(jù)庫中的，這樣的話每一個請求Django都要使用sql查詢會話數(shù)據(jù)，然后獲得用戶對象的信息。對于臨時性的數(shù)據(jù)比如sessions和messages，最好將它們放到緩存里，也可以減少SQL查詢次數(shù)。

 SESSION_ENGINE = 'django.contrib.sessions.backends.cache'

模版緩存

默認情況下Django每處理一個請求都會使用模版加載器都會去文件系統(tǒng)搜索模板，然后渲染這些模版。你可以通過使用cached.Loader開啟模板緩存加載。這時Django只會查找并且解析你的模版一次，可以大大提升模板渲染效率。

 TEMPLATES = [{
     'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates',
     'DIRS': [BASE_DIR / 'templates'],
     'OPTIONS': {
         'loaders': [
            ('django.template.loaders.cached.Loader', [
                 'django.template.loaders.filesystem.Loader',
                 'django.template.loaders.app_directories.Loader',
                 'path.to.custom.Loader',
            ]),
        ],
    },
 }]

注意：不建議在開發(fā)環(huán)境中(Debug=True)時開啟緩存加載，因為修改模板后你不能及時看到修改后的效果。

另外模板文件中建議使用with標簽緩存視圖傳來的數(shù)據(jù)，便于下一次時使用。對于公用的html片段，也建議使用緩存。

{% load cache %}
 {% cache 500 sidebar request.user.username %}
    .. sidebar for logged in user ..
 {% endcache %}

靜態(tài)文件

壓縮 HTML、CSS 和 JavaScript等靜態(tài)文件可以節(jié)省帶寬和傳輸時間。Django 自帶的壓縮工具有GzipMiddleware 中間件和 spaceless 模板 Tag。使用Python壓縮靜態(tài)文件會影響性能，一個更好的方法是通過 Apache、Nginx 等服務(wù)器來對輸出內(nèi)容進行壓縮。例如Nginx服務(wù)器支持gzip壓縮，同時可以通過expires選項設(shè)置靜態(tài)文件的緩存時間。

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