如何用Prefetch()结合filter()减少多模型迭代的SELECT查询次数

问题根源 #

你遇到的查询次数激增，是因为主QuerySet使用filter()后，若关联对象的预取逻辑未匹配过滤范围，或迭代时额外调用filter()，会触发N+1查询；之前的报错则是因为city_set是State的反向关联属性，并非Country的，不能直接在Country的prefetch_related中指定。

正确实现方案 #

要保持3次SELECT查询的核心是使用嵌套的Prefetch对象，从最内层关联模型开始定义预取规则，逐层向上嵌套，确保所有关联数据一次性预取完成。

基础版本（无关联对象过滤）

如果仅对Country做过滤，不需要过滤关联的State或City，直接使用链式预取即可：

# 对过滤后的Country，预取关联的所有State及对应的City
countries = Country.objects.filter(name__icontains="中").prefetch_related("state_set__city_set")

# 迭代时无额外查询
for country in countries:
    for state in country.state_set.all():
        for city in state.city_set.all():
            print(f"{country.name} - {state.name} - {city.name}")

这种情况下会执行3次查询：一次过滤Country，一次查询关联的State，一次查询关联的City。

进阶版本（含关联对象过滤）

如果需要对State或City也添加过滤条件，必须将过滤逻辑嵌入Prefetch对象中，避免在迭代时触发额外查询：

from django.db.models import Prefetch

# 1. 定义最内层City的预取规则（可添加过滤条件）
city_prefetch = Prefetch(
    "city_set",
    queryset=City.objects.filter(name__icontains="市")  # 仅预取含"市"的城市
)

# 2. 定义State的预取规则，嵌套City的预取（可添加State的过滤条件）
state_prefetch = Prefetch(
    "state_set",
    queryset=State.objects.filter(name__icontains="省").prefetch_related(city_prefetch)  # 仅预取含"省"的省份，并嵌套预取城市
)

# 3. 查询过滤后的Country，使用嵌套的预取规则
countries = Country.objects.filter(name="中国").prefetch_related(state_prefetch)

# 迭代时直接使用all()，无需额外filter
for country in countries:
    for state in country.state_set.all():
        for city in state.city_set.all():
            print(f"{country.name} - {state.name} - {city.name}")

这种方式同样只会执行3次查询：一次过滤Country，一次过滤并查询关联的State，一次过滤并查询关联的City。

关键注意事项 #

• 禁止在迭代循环中对关联对象（如state_set、city_set）调用filter()，否则会触发新的查询，导致查询次数激增。
• Prefetch对象必须按关联层级嵌套：City属于State，所以要先定义City的预取，再嵌套到State的预取中，最后在Country中使用State的预取。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Super Kai - Kazuya Ito