基于Python Django技术构建web系统实践

基于Python Django技术构建web系统实践

1 引言

Python语言是一门动态类型开发语言，在数学计算、数学分析、系统运维中有广泛的应用。在web框架开发中，基于Java语言的struts web框架在业界应用较多，struts框架中分层分域进行开发，用户通过jsp提交请求到action控制器，action对应相应的Form接收数据，同时action调用 domain域的form类及相应的服务及数据库的连接操作来实现相应的功能；涉及java、bean、jstl、jsp、tomcat、xml等技术的综合应用。

相比其他web框架开发，Django作为python语言开发的web框架，基于MVC模型，模型（Model）、模板(Template)和视图（Views）。模型（Model）数据存取层，处理数据库相关的事务，数据库模型定义、数据存取、数据库表关系定义等；模板(Template)表现层在用户web页面展示相应的页面。视图（View）业务逻辑层定义业务逻辑的控制，类似于strutsweb框架的action控制器。Django
框架定义了一套adminweb应用，基于Django的现有框架，开发者能快速开发出符合需求的web系统。

作为任务单工作流的应用场景，任务单从填写申请、审核、归档需要一个流程。从任务单的流程需求分析，基于pythonDjango的快速开发能力，通过业务需求模型分析、数据库建模、web开发，从Djangoweb 框架的admin 应用着手，快速开发实现了任务单web系统的原型。

2 开发环境搭建安装

从python、django、mysql的官网中下载安装包，在windows系统中安装python、django、mysql数据库，在命令行语句中输入python，显示python版本号验证安装成功；在python提示符中输入importdjango，验证django安装成功；mysql数据库安装完成以后，登录mysql5.7 command line client查看数据库。

1、 在Django中创建一个新WebManage应用项目。进入python\scripts目录，

以命令行方式创建新应用项目django-admin.pystartproject WebManage，新项目创建以后，在python\scripts目录下自动生成WebManage的子目录，包含__init__.py、manage.py、settings.py、urls.py文件。

2、在Django中WebManage项目中创建应用。进入python\scripts目录， 创建新应用pythonmanage.py startapp WebSource，应用创建以后，自动生成WebSource子目录，包含__init__.py、models.py、tests.py、views.py文件

3、DjangoWebManage项目及应用创建以后，在命令行方式下输入netstart mysql57，启动Mysql数据库。

4、Django 内建有web服务器，切换到WebManage的目录，命令行输入pythonmanage.py runserver 0.0.0.0:8000，在本机8000端口启动web服务，使用网页浏览器http://127.0.0.1:8000/ 可以打开页面 。

系统运行环境：

操作系统：windows系统

数据库：Mysql 5.7

开发工具：eclipse，windowsie

版本管理：sourcetree、git

开发语言：python 2.7.8，javascripte，html

WEB框架：django1.4.5

3 系统建模

系统建模步骤包括对需求进行数据分析，需求分析以后进行数据表结构设计，然后在Django Model模型中定义数据库表。

1.1 3.1系统需求分析

设计一个任务单的web原型系统，分析任务单的工作场景包括以下内容：用户数据（如部门、人员定义）、任务单数据（任务分类、任务单的具体内容）、流程数据（流转部门、进展情况等）

1.2 3.2 数据库表结构设计

根据系统需求分析内容，进行系统的数据库结构设计，分别包括任务表、进展表、分类表、部门表、人员表、状态表等数据库表。数据库各表的序列号在model模型与Mysql数据库同步操作时，由数据库系统自动生成，每增加新的记录自动增加序列号。

数据库表中任务表、进展表涉及人员及部门的字段，定义外键分别对应于人员表及部门表。

数据库表中任务表、进展表通过任务单编号进行关联。

系统使用Django Web框架进行系统开发，Django使用MVC（模型－视图－控制器）软件开发模式。模型定义数据库表及数据库访问，视图定义用户显示、控制器定义系统的请求逻辑。在系统需求分析及数据库表结构设计时，已经梳理清楚系统的数据库表之间的逻辑关系，实现系统的需求需要定义的数据表详细字段内容及字段之间的关联。数据库表逻辑理清楚以后，我们在Django
Model 模型中实施物理定义数据模型，引入from django.db importmodels，分别在Models.py中定义classTaskstatus(models.Model)、class
Supervise(models.Model)、class Depart(models.Model)、class Staff(models.Model)、class Task(models.Model)、classProcess(models.Model)等数据库类，以class
Task(models.Model)为例说明数据库model的定义如下：

class
Task(models.Model):
meeting_date=models.DateField(verbose_name='会议日期')
task_no= models.CharField(max_length=300,verbose_name='编号')
status=models.ForeignKey(Taskstatus,verbose_name='办结状态')
task= models.TextField(verbose_name='工作任务及要求')
origin= models.CharField(max_length=300,verbose_name='来源')
leader= models.ManyToManyField(Staff,blank=True,verbose_name=u'牵头领导')
depart1=models.ManyToManyField(Depart,related_name='depart1_task',verbose_name=u'主办部门')
depart2=models.ManyToManyField(Depart,related_name='depart2_task',blank=True,verbose_name=u'协办部门')
ufinish_date=models.DateField(verbose_name='预计完成时间')
Supervise=models.ForeignKey(Supervise,verbose_name='分类')
defget_leader(self):
return','.join([ ileader.Staffnamefor
ileader in
self.leader.all()])
get_leader.short_description ='牵头领导'
defget_depart1(self):
return','.join([ idepart1.Departnamefor
idepart1 in
self.depart1.all()])
get_depart1.short_description ='主办部门'
defget_depart2(self):
return','.join([ idepart2.Departnamefor
idepart2 in
self.depart2.all()])
get_depart2.short_description ='协办部门'
classMeta:
verbose_name = '工作任务单'
verbose_name_plural =
'工作任务单'
def__unicode__(self):
return'%s %s %s' % (self.task_no,self.task[:30],'...')

在Django的Model模型定义好的数据库类以后，需要将数据库表同步到Mysql数据库中。

1、进入python shell的命令行交互模式，校验Django与Mysql数据库的连接正常。

pythonmanage.py shell
>>> from django.db importconnection
>>> cursor = connection.cursor()

2、运行python manage.py，对Django Modle模型定义的数据库表进行有效性校验，生成Sql执行脚本语句，同步到Mysql数据库系统中。

python manage.py validate
python manage.py sqlall WebSource
python manage.py syncdb



3、登录Mysql数据库，查看系统的数据库表物理结构显示正常。

show databases

use WebManage

show tables

descripbe WebSource_task;

3 系统设计实现

系统设计实现步骤，用户在web浏览器上打开一个网页，系统会在setting配置文件中查找对应的数据库引擎及应用模块，根据url映射方案转到对应的view视图进行处理，view视图关联model模型与mysql数据库动态交互处理，将处理后的动态数据加载到template模板页面中，返回模板页面显示给用户。

1.5 4.1数据库引擎及应用注册

Django web 系统在装载系统时，先查找应用的settings.py配置文件，在配置文件中配置数据库引擎、系统目录路径、admin应用注册等内容，在web页面浏览系统时，指引系统初始化加载时连接哪个数据库，在什么目录路径进行查找，及系统登记注册的应用程序等内容。

数据库配置引擎为Mysql数据库，定义连接的数据库名称，数据库连接的用户名及密码，定义数据库连接的主机名，如果在本机连接，可以不用填写，远程连接部署数据库，则填写远程数据库的地址，定义数据库连接的端口号，通常情况下，Mysql的数据库端口使用3306端口。

DATABASES = {
'default': {
'ENGINE':'django.db.backends.mysql',
'NAME':'WebManage',
'USER':'root',
'PASSWORD':'WebManage',
'HOST':'',
'PORT':'3306',
}
}

目录路径的配置如下，使用相对路径值转换成绝对路径值：

TEMPLATE_DIRS = (
os.path.join(os.path.dirname(__file__),'templates').replace('\\','/'),
)
系统登记注册的应用程序，Django
框架系统自身开发了很多应用，admin应用程序具备用户权限管理、功能模块编辑显示等功能，系统利用Django的admin应用的强大工具进行部署开发，在setting.py中注册django.contrib.admin应用，充分使用admin的功能。

INSTALLED_APPS = (
'django.contrib.admin',
）

1.6 4.2 URL定义

用户在Web浏览器中输入一个网址http://127.0.0.1:8000/admin/，Django web系统在系统的urls.py配置文件查找admin对应的应用视图，Django
admin应用在url.py使用时先需导入admin模块，from django.contrib importadmin，然后进行登记发现
admin.autodiscover()。

在定义url时，需理解正则表达式语言的表达方式，r'^admin/'这里没有限定url admin的输入范围，如果在admin/之后输入其他的一些字符串，web系统仍会自动处理url对应到admin页面进行转换；如果使用r'^admin/$'，url表达式会严格限定用户的输入，^上箭头表达式对字符串的头部进行匹配，$美元符号表达式对字符串的尾部进行匹配，只有符合admin/格式输入的url系统才会进行处理，其他不符合url表达方式的url，系统将会提示页面无法打开。

urlpatterns = patterns('',
url(r'^admin/', include(admin.site.urls)),
)

1.7 4.3 view视图定义

系统使用Django web框架的admin应用，通过admin应用视图来显示数据，在admin.py文件中注册Taskstatus、Supervise、Depart、Staff、Process、Task等数据模型。系统开发部署ProcessAdmin、TaskAdmin类来定义在web页面中显示的内容。在TaskAdmin中定义list_display项，在任务单页面中显示会议日期、编号、办结状态、工作任务及要求、来源、牵头领导、主办部门、协办部门、预计完成时间、分类等内容；在TaskAdmin中定义list_filter项，标识过滤器过滤的字段，在任务单页面根据状态或内容分类来进行过滤；在TaskAdmin中定义ordering项，在任务单列表中根据任务单编号、会议日期进行排序；在TaskAdmin中定义search_fields项标识搜索的字段，在工作任务单页面中按任务单内容进行搜索；在TaskAdmin中定义filter_horizontal项，在工作任务单中可以显示水平多选列表框，根据部门或人员，从左边的列表框选择一个或多个项移到右边的列表框进行多选。

class
TaskAdmin(admin.ModelAdmin):
list_display = ('meeting_date','task_no','status','task','origin','get_leader','get_depart1','get_depart2','ufinish_date','Supervise')
list_filter = ('status','Supervise' )
ordering = ('task_no','-meeting_date')
search_fields = ('task',)
filter_horizontal=('leader','depart1','depart2',)

admin.site.register(Taskstatus)
admin.site.register(Supervise)
admin.site.register(Depart)
admin.site.register(Staff)
admin.site.register(Process,ProcessAdmin)
admin.site.register(Task,TaskAdmin)

1.8 4.4 Tempalte 模板定义

系统在admin目录下建立templates子目录，建立app_index.html、base_site.html、base.html、index.html模板文件，Django
web框架在加载web页面时，先加载系统的子模板app_index.html、base_site.html、base.html、index.html，替换覆盖掉admin的相应的模板文件，这样在web显示页面上会根据系统的内容进行显示，页面更直观友好。
如base_site.html模板页面，从admin/base.html扩展，我们可以自定义web网站页面显示标题为效率提升，以及标签项显示，相比于原来admin的显示更友好。

{% extends "admin/base.html" %}
{% load i18n %}
{% block title %}{{ title }} | {% trans '效率提升' %}{%endblock %}
{% block branding %}
<h1 id="site-name">{% trans '' %}</h1>
{% endblock%}
{% block nav-global %}{%
endblock %}

4 开发调试

在系统的开发过程中，开发中会遇到各种各样的BUG，开发调试是系统开发实现一个重要的环节，借助一些开发调试的工具对于系统实施能起到事半功倍的作用。在系统的开发调试中，常用的开发调试手段如下：1、在视图中自定义写入一个assert
False 来触发调试页面。在web浏览器运行到断言点时，在web页面就提示详细的调试信息，可以看到详细局部变量值和程序语句。2、在Eclipse开发工具调试配置页面中中定义arguments参数为runserver
–noreload，在代码需要进行调试的地方增加断点，进入单步调试模式调试运行，能详细查看运行的每步运行数据，包括变量、表达式的等内容的值，帮助快速定位BUG，实现系统功能。

5 系统实现功能

Django 的框架基于admin的应用功能很强大，在进行了上述的开发配置以后，我们就拥有了任务单web的系统功能，可以定义用户和管理员不同的权限。

用户登录具备的功能如下：

1、系统功能：登录、修改密码

2、工作任务单的相应功能：查询工作任务单、过滤工作任务单、工作任务单分类、排序

工作任务单、增加工作任务单、修改工作任务单、查询进展情况、过滤进展情况、排序进展情况、增加进展情况、修改进展情况

管理员登录具备的功能如下：

1、系统功能：登录、修改密码

2、审核功能：显示用户及管理员最近操作的日志内容

3、工作任务单的管理功能：查询工作任务单、过滤工作任务单、工作任务单分类、

排序工作任务单、增加工作任务单、修改工作任务单、删除工作任务单、查询进展情况

过滤进展情况、排序进展情况、增加进展情况、修改进展情况、删除进展情况

4、用户数据管理功能：增删用户、增删用户组、增删改人员、增删改状态、增删改内容分类、增删改部门

6 结束语

在业务需求开发的应用中，对于各类业务场景，需要开发者综合考虑各种技术，进行技

术选型，Python是一门简洁、强大的语言，在LAMP架构（Linux、Apache、Mysql、Python或perl）中应用广泛，基于Python的Django
web 框架具备快速开发、部署的优势，在自动运维、数据分析中有广阔的前景。

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