Django信号机制及示例

Django 框架包含了一个信号机制，它允许若干个发送者（sender）通知一组接收者（receiver）某些特定操作或事件(events)已经发生了，接收者收到指令信号(signals)后再去执行特定的操作。本文主要讲解Django信号(signals)的工作机制、应用场景，如何在项目中使用信号以及如何自定义信号。

信号的工作机制

Django 中的信号工作机制依赖如下三个主要要素：

发送者（sender）：信号的发出方，可以是模型，也可以是视图。当某个操作发生时，发送者会发出信号。
信号（signal）：发送的信号本身。Django内置了许多信号，比如模型保存后发出的post_save信号。
接收者（receiver）：信号的接收者，其本质是一个简单的回调函数。将这个函数注册到信号上，当特定的事件发生时，发送者发送信号，回调函数就会被执行。

信号的应用场景

信号主要用于Django项目内不同事件的联动，实现程序的解耦。比如当模型A有变动时，模型B与模型C收到发出的信号后同步更新。又或当一个数据表数据有所改变时，监听这个信号的函数可以及时清除已失效的缓存。另外通知也是一个信号常用的场景，比如有人刚刚回复了你的贴子，可以通过信号进行推送。

注意：Django中信号监听函数不是异步执行，而是同步执行，所以需要异步执行耗时的任务时(比如发送邮件或写入文件)，不建议使用Django自带的信号。

两个简单例子

假如我们有一个Profile模型，与User模型是一对一的关系。我们希望创建User对象实例时自动创建Profile对象实例，而更新User对象实例时不创建新的Profile对象实例。这时我们就可以自定义 create_user_profile和save_user_profile两个监听函数，同时监听sender (User模型)发出的post_save信号。由于post_save可同时用于模型的创建和更新，我们用if created这个判断来加以区别。

from django.db import models
from django.db.models.signals import post_save
from django.dispatch import receiver
 
class Profile(models.Model):
    user = models.OneToOneField(User, on_delete=models.CASCADE)
    birth_date = models.DateField(null=True, blank=True)

# 监听User模型创建    
@receiver(post_save, sender=User)
def create_user_profile(sender, instance, created, **kwargs):
   if created:
       Profile.objects.create(user=instance)

# 监听User模型更新  
@receiver(post_save, sender=User)
def save_user_profile(sender, instance, **kwargs):
    instance.profile.save()

我们再来看一个使用信号清除缓存的例子。当模型A被更新或被删除时，会分别发出post_save和post_delete的信号，监听这两个信号的receivers函数会自动清除缓存里的A对象列表。

from django.core.cache import cache
from django.db.models.signals import post_delete, post_save
from django.dispatch import receiver

@receiver(post_save, sender=ModelA)
def cache_post_save_handler(sender, **kwargs):
    cache.delete('cached_a_objects')
    
@receiver(post_delete, sender=ModelA)
def cache_post_delete_handler(sender, **kwargs):
     cache.delete('cached_a_objects')

注意：有时为了防止信号多次发送，可以通过dispatch_uid给receiver函数提供唯一标识符。

@receiver(post_delete, sender=ModelA, dispatch_uid = "unique_identifier")

Django常用内置信号

前面例子我们仅仅使用了post_save和post_delete信号。Django还内置了其它常用信号：

pre_save & post_save: 在模型调用 save()方法之前或之后发送。
pre_init& post_init: 在模型调用_init_方法之前或之后发送。
pre_delete & post_delete: 在模型调用delete()方法或查询集调用delete() 方法之前或之后发送。
m2m_changed: 在模型多对多关系改变后发送。
request_started & request_finished: Django建立或关闭HTTP 请求时发送。

这些信号都非常有用。举个例子：使用pre_save信号可以在将用户的评论存入数据库前对其进行过滤，或则检测一个模型对象的字段是否发生了变更。

注意：监听pre_save和post_save信号的回调函数不能再调用save()方法，否则回出现死循环。另外Django的update方法不会发出pre_save和post_save的信号。

如何放置信号监听函数代码

在之前案例中，我们将Django信号的监听函数写在了models.py文件里。当一个app的与信号相关的自定义监听函数很多时，此时models.py代码将变得非常臃肿。一个更好的方式把所以自定义的信号监听函数集中放在app对应文件夹下的signals.py文件里，便于后期集中维护。

假如我们有个account的app，包含了User和Profile模型，我们首先需要在account文件夹下新建signals.py，如下所示：

# account/signals.py
from django.db.models.signals import post_save
from django.dispatch import receiver
from .models import User, Profile

@receiver(post_save, sender=User)
def create_user_profile(sender, instance, created, **kwargs):
  if created:
      Profile.objects.create(user=instance)

@receiver(post_save, sender=User)
def save_user_profile(sender, instance, **kwargs):
    instance.profile.save()

接下来我们需要修改account文件下apps.py和__init__.py，以导入创建的信号监听函数。

# apps.py
from django.apps import AppConfig
 
class AccountConfig(AppConfig):
    name = 'account'
 
    def ready(self):
        import account.signals
        
# account/__init__.py中增加如下代码：
default_app_config = 'account.apps.AccountConfig'

自定义信号

Django的内置信号在大多数情况下能满足我们的项目需求，但有时我们还需要使用自定义的信号。在Django项目中使用自定义信号也比较简单，分三步即可完成。

第一步：自定义信号

每个自定义的信号，都是Signal类的实例。这里我们首先在app目录下新建一个signals.py文件，创建一个名为my_signal的信号，它包含有msg这个参数，这个参数在信号触发的时候需要传递。当监听函数收到这个信号时，会得到msg参数的值。

from django.dispatch import Signal

my_signal = Signal(providing_args=['msg'])

第二步：触发信号

视图中进行某个操作时可以使用send方法触发自定义的信号，并设定msg的值。

from . import signals
# Create your views here.

def index(request):
    signals.my_signal.send(sender=None, msg='Hello world')
    return render(request, template_name='index.html')

第三步：将监听函数与信号相关联

from django.dispatch import Signal, Receiver

my_signal = Signal(providing_args=['msg'])

@receiver(my_signal)
def my_signal_callback(sender, **kwargs):
    print(kwargs['msg']) # 打印Hello world!

这样每当用户访问/index/视图时，Django都会发出my_signal的信号(包含msg这个参数)。回调函数收到这个信号后就会打印出msg的值来。

小结

在本文里我们总结了Django信号(signals)的工作机制及应用场景，介绍了如何在Django项目中使用信号实现事件的联动。最后我们还总结了Django常用内置信号以及如何自定义信号。Django信号还有非常多的应用场景等着你去发现。

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