بهینه‌سازی و عملکرد جنگو

بهینه‌سازی و عملکرد در جنگو (Django) یک جنبه بسیار مهم در توسعه برنامه‌های وب است. با افزایش بار ترافیک، کارایی و سرعت بارگذاری وب‌سایت‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. جنگو به طور پیش‌فرض ابزارهایی برای بهینه‌سازی ارائه می‌دهد، اما برای به دست آوردن بهترین عملکرد، نیاز است که توسعه‌دهندگان برخی از ویژگی‌ها و شیوه‌های بهینه‌سازی را پیاده‌سازی کنند.

۱. بهینه‌سازی کوئری‌ها (Query Optimization)

در جنگو، تعامل با پایگاه داده از طریق QuerySet انجام می‌شود. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در توسعه وب، بهینه‌سازی کوئری‌ها برای جلوگیری از بار اضافی روی پایگاه داده است.

۱.۱. استفاده از select_related و prefetch_related

select_related و prefetch_related دو ویژگی مهم جنگو هستند که برای کاهش تعداد کوئری‌ها و بهینه‌سازی بازیابی داده‌ها از پایگاه داده استفاده می‌شوند.

select_related: برای بهینه‌سازی رابطه‌های یک به یک و یک به چند (ForeignKey) استفاده می‌شود. این ویژگی به شما اجازه می‌دهد که داده‌های مربوطه را در یک کوئری JOIN با هم بیاورید.

مثال:

# بدون select_related

books = Book.objects.all()

for book in books:

    print(book.author.name)

# با select_related

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

for book in books:

    print(book.author.name)

prefetch_related: برای بهینه‌سازی رابطه‌های چند به چند (ManyToMany) و چند به یک (Reverse ForeignKey) استفاده می‌شود. این ویژگی به شما امکان می‌دهد که داده‌ها را به صورت جداگانه بارگذاری کرده و سپس آن‌ها را به هم مرتبط کنید.

مثال:

# بدون prefetch_related

authors = Author.objects.all()

for author in authors:

    books = author.books.all()

# با prefetch_related

authors = Author.objects.prefetch_related('books').all()

for author in authors:

    books = author.books.all()

2.1. استفاده از values و values_list

اگر فقط به برخی از فیلدهای یک مدل نیاز دارید و نیازی به دریافت تمام فیلدهای آن ندارید، می‌توانید از values یا values_list استفاده کنید که باعث کاهش داده‌های برگشتی می‌شود.

مثال:

# دریافت تنها فیلدهای مورد نیاز

books = Book.objects.values('title', 'author')

3.1. اجتناب از N+1 Query Problem

N+1 Query Problem زمانی اتفاق می‌افتد که جنگو برای هر شیء در یک QuerySet، یک کوئری جداگانه برای دسترسی به داده‌های مرتبط ارسال کند. استفاده از select_related و prefetch_related می‌تواند این مشکل را حل کند.

۲. کشینگ (Caching)

کشینگ یک راهکار مهم برای بهبود عملکرد است که با ذخیره کردن داده‌ها در حافظه به سرعت دسترسی به داده‌ها را افزایش می‌دهد. جنگو ابزارهایی برای کشینگ در نظر گرفته است که می‌توانند به طور چشمگیری زمان بارگذاری صفحات را کاهش دهند.

1.2. کشینگ سطح صفحه (Page Caching)

در این نوع کشینگ، کل محتوای یک صفحه ذخیره می‌شود و هر بار که درخواست برای آن صفحه می‌آید، بدون اجرای دوباره کدهای پردازشی، محتوا از کش خوانده می‌شود.

برای فعال کردن کشینگ صفحه، می‌توانید از دکوراتور cache_page استفاده کنید.

مثال:

from django.views.decorators.cache import cache_page

@cache_page(60 * 15)  # کشینگ صفحه به مدت 15 دقیقه

def my_view(request):

    # پردازش درخواست

    return render(request, 'my_template.html')

۲.۲. کشینگ سطح دیتابیس (Database Caching)

کشینگ می‌تواند برای نتایج کوئری‌ها نیز استفاده شود. این کشینگ برای ذخیره‌سازی موقت نتایج پرس‌وجوها استفاده می‌شود و می‌تواند سرعت برنامه را به طور چشمگیری افزایش دهد.

برای استفاده از کشینگ، ابتدا باید تنظیمات کشینگ را در settings.py انجام دهید:

CACHES = {

    'default': {

        'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',

        'LOCATION': '127.0.0.1:11211',

    }

}

سپس می‌توانید کشینگ را به کوئری‌ها اعمال کنید:

مثال:

from django.core.cache import cache

def my_view(request):

    # بررسی اینکه آیا نتایج در کش وجود دارند یا نه

    result = cache.get('my_query_result')

    if not result:

        result = expensive_query()

        cache.set('my_query_result', result, timeout=60*15)  # کشینگ به مدت 15 دقیقه

    return render(request, 'my_template.html', {'result': result})

۳. استفاده از bulk_create و bulk_update

اگر نیاز دارید که چندین شیء را به صورت همزمان در پایگاه داده وارد یا به‌روزرسانی کنید، به جای انجام چندین درخواست جداگانه، از متدهای bulk_create و bulk_update استفاده کنید تا تعداد درخواست‌ها را کاهش دهید.

مثال:

# استفاده از bulk_create برای درج چندین شیء به طور همزمان

Book.objects.bulk_create([

    Book(title='Book 1', author='Author 1'),

    Book(title='Book 2', author='Author 2'),

    Book(title='Book 3', author='Author 3'),

])

۴. بهینه‌سازی استاتیک‌ها و رسانه‌ها

برای بهینه‌سازی عملکرد وب‌سایت، فایل‌های استاتیک (CSS، JavaScript و تصاویر) باید بهینه شوند. جنگو ابزارهایی برای مدیریت استاتیک‌ها فراهم می‌کند، اما باید برخی از موارد را به دقت پیکربندی کنید.

1.4. فشرده‌سازی فایل‌های استاتیک

برای کاهش حجم فایل‌های استاتیک، می‌توانید از ابزارهای فشرده‌سازی مانند Whitenoise برای فشرده‌سازی و بهینه‌سازی فایل‌های استاتیک استفاده کنید.

2.4. استفاده از CDN

استفاده از شبکه تحویل محتوا (CDN) برای سرو کردن فایل‌های استاتیک می‌تواند زمان بارگذاری صفحات را کاهش دهد، زیرا فایل‌ها از سرورهای نزدیک به کاربر ارسال می‌شوند.

۵. پیکربندی مناسب پایگاه داده

پایگاه داده یکی از مهم‌ترین بخش‌های هر برنامه وب است و بهینه‌سازی آن تأثیر زیادی بر عملکرد دارد.

1.5. ایندکس کردن فیلدهای مهم

با ایندکس کردن فیلدهای جستجو یا فیلدهایی که در کوئری‌ها زیاد استفاده می‌شوند، می‌توانید سرعت دسترسی به داده‌ها را افزایش دهید.

مثال:

class Book(models.Model):

    title = models.CharField(max_length=100, db_index=True)  # ایندکس کردن فیلد title

2.5. استفاده از پایگاه داده‌های مقیاس‌پذیر

اگر تعداد کاربران یا داده‌ها زیاد است، ممکن است نیاز به استفاده از پایگاه داده‌های مقیاس‌پذیر مانند PostgreSQL یا MySQL داشته باشید. جنگو به راحتی می‌تواند با این پایگاه‌ها کار کند و امکانات پیشرفته‌تری مانند پشتیبانی از تراکنش‌ها و ایندکس‌ها را فراهم می‌کند.

۶. تنظیمات تنظیمات سرور

برای محیط تولید، پیکربندی مناسب وب‌سرور (مانند Nginx یا Apache) و تنظیمات سرور می‌تواند تأثیر زیادی در عملکرد داشته باشد. استفاده از کشینگ در سرور، فشرده‌سازی gzip و تنظیمات HTTP/2 می‌تواند سرعت بارگذاری سایت را بهبود بخشد.

نتیجه‌گیری

بهینه‌سازی و افزایش عملکرد در جنگو یک فرایند چندوجهی است که شامل بهینه‌سازی کوئری‌ها، کشینگ، بهینه‌سازی استاتیک‌ها و رسانه‌ها، پیکربندی پایگاه داده و تنظیمات سرور می‌شود. با استفاده از ابزارها و تکنیک‌های جنگو می‌توانید بار روی سرور را کاهش دهید و تجربه کاربری بهتری را فراهم کنید.