Python学习--20 Web开发
2017-02-14 18:08
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HTTP格式
HTTP协议是基于TCP和IP协议的。HTTP协议是一种文本协议。每个HTTP请求和响应都遵循相同的格式,一个HTTP包含Header和Body两部分,其中Body是可选的。
HTTP请求格式:
GET:
GET /path HTTP/1.1 Header1: Value1 Header2: Value2 Header3: Value3
POST:
POST /path HTTP/1.1 Header1: Value1 Header2: Value2 Header3: Value3 body data goes here...
Header部分每行用
\r\n换行,每行里键名和键值之间以
:分割,注意冒号后有个空格。
当遇到
\r\n\r\n时,Header部分结束,后面的数据全部是Body。
HTTP响应格式:
200 OK Header1: Value1 Header2: Value2 Header3: Value3 body data goes here...
HTTP响应如果包含body,也是通过
\r\n\r\n来分隔的。
请再次注意,Body的数据类型由
Content-Type头来确定,如果是网页,Body就是文本,如果是图片,Body就是图片的二进制数据。
Body数据是可以被压缩的,如果看到
Content-Encoding,说明网站使用了压缩。最常见的压缩方式是gzip。
WSGI接口
了解了HTTP协议的格式后,我们可以理解一个Web应用的本质:1、浏览器发送HTTP请求给服务器;
2、服务器接收请求后,生成HTML;
3、服务器把生成的HTML作为HTTP响应的body返回给浏览器;
4、浏览器接收到HTTP响应后,解析HTTP里body并显示。
接受HTTP请求、解析HTTP请求、发送HTTP响应实现起来比较复杂,有专门的服务器软件来实现,例如Nginx,Apache。我们要做的就是专注于生成HTML文档。
Python里也提供了一个比较底层的
WSGI(Web Server Gateway Interface)接口来实现TCP连接、HTTP原始请求和响应格式。实现了该接口定义的内容,就可以实现类似Nginx、Apache等服务器的功能。
WSGI接口定义要求Web开发者实现一个函数,就可以响应HTTP请求,示例:
def application(environ, start_response): start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')]) return [b'<h1>Hello, web!</h1>']
这是一个简单的文本版本的
Hello, web!。
上面的
application()函数就是符合
WSGI标准的一个HTTP处理函数,它接收两个参数:
environ:一个包含所有HTTP请求信息的dict对象; start_response:一个发送HTTP响应的函数。
有了WSGI,我们关心的就是如何从
environ这个dict对象拿到HTTP请求信息,然后构造HTML,通过
start_response()发送Header,最后返回Body。
整个
application()函数本身没有涉及到任何解析HTTP的部分,即底层代码不需要自己编写,只负责在更高层次上考虑如何响应请求就可以了。
但是,
application()函数由谁来调用呢?因为这里的参数
environ、
start_response我们没法提供,返回的bytes也没法发给浏览器。
application()函数必须由
WSGI服务器来调用。
有很多符合WSGI规范的服务器,Python提供了一个最简单的
WSGI服务器,可以把我们的Web应用程序跑起来。这个模块叫
wsgiref,它是用纯Python编写的
WSGI服务器的参考实现。所谓“参考实现”是指该实现完全符合
WSGI标准,但是不考虑任何运行效率,仅供开发和测试使用。
运行WSGI服务
有了wsgiref,我们可以非常快的实现一个简单的web服务器:
# coding: utf-8 from wsgiref.simple_server import make_server def application(environ, start_response): print(environ) start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')]) return [b'<h1>Hello web!</h1>'] print('HTTP server is running on http://127.0.0.1:9999') # 创建一个服务器,IP地址可以为空,端口是9999,处理函数是application: httpd = make_server('', 9999, application) httpd.serve_forever()
运行后访问
http://127.0.0.1:9999/,会看到:
Hello web!
扩展知识:
make_server()里第一个参数如果为空,实际等效于
0.0.0.0,表示监听本地所有ip地址(包括
127.0.0.1)。
通过Chrome浏览器的控制台,我们可以查看到浏览器请求和服务器响应信息:
# 请求信息: GET / HTTP/1.1 Host: 127.0.0.1:9999 Connection: keep-alive Cache-Control: max-age=0 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8 Upgrade-Insecure-Requests: 1 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/50.0.2661.102 Safari/537.36 Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6 Cookie: _ga=GA1.1.948200530.1463673425 # 响应信息: HTTP/1.0 200 OK Date: Sun, 12 Feb 2017 05:20:31 GMT Server: WSGIServer/0.2 CPython/3.4.3 Content-Type: text/html Content-Length: 19 <h1>Hello web!</h1>
我们再看终端的输出信息:
$ python user_wsgiref_server.py HTTP server is running on http://127.0.0.1:9999 127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:18:38] "GET / HTTP/1.1" 200 19 127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:18:39] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 200 19
如果我们打印
environ参数信息,会看到如下值:
{ "SERVER_SOFTWARE": "WSGIServer/0.1 Python/2.7.5", "SCRIPT_NAME": "", "REQUEST_METHOD": "GET", "SERVER_PROTOCOL": "HTTP/1.1", "HOME": "/root", "LANG": "en_US.UTF-8", "SHELL": "/bin/bash", "SERVER_PORT": "9999", "HTTP_HOST": "dev.banyar.cn:9999", "HTTP_UPGRADE_INSECURE_REQUESTS": "1", "XDG_SESSION_ID": "64266", "HTTP_ACCEPT": "text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8", "wsgi.version": "0", "wsgi.errors": "", "HOSTNAME": "localhost", "HTTP_ACCEPT_LANGUAGE": "zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6", "PATH_INFO": "/", "USER": "root", "QUERY_STRING": "", "PATH": "/usr/local/php/bin:/usr/local/php/sbin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin", "HTTP_USER_AGENT": "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/50.0.2661.102 Safari/537.36", "HTTP_CONNECTION": "keep-alive", "SERVER_NAME": "localhost", "REMOTE_ADDR": "192.168.0.101", "wsgi.url_scheme": "http", "CONTENT_LENGTH": "", "GATEWAY_INTERFACE": "CGI/1.1", "CONTENT_TYPE": "text/plain", "REMOTE_HOST": "", "HTTP_ACCEPT_ENCODING": "gzip, deflate, sdch" }
为显示方便,已精简部分信息。有了环境变量信息,我们可以对程序做些修改,可以动态显示内容:
def application(environ, start_response): print(environ['PATH_INFO']) start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')]) body = '<h1>Hello %s!</h1>' % (environ['PATH_INFO'][1:] or 'web' ) return [body.encode('utf-8')]
以上使用了
environ里的
PATH_INFO的值。我们在浏览器输入
http://127.0.0.1:9999/python,浏览器会显示:
Hello python!
终端的输出信息:
$ python user_wsgiref_server.py HTTP server is running on http://127.0.0.1:9999 /python 127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:54:57] "GET /python HTTP/1.1" 200 22 /favicon.ico 127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:54:58] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 200 27
web框架
实际项目开发中,我们不可能使用swgiref来实现服务器,因为WSGI提供的接口虽然比HTTP接口高级了不少,但和Web App的处理逻辑比,还是比较低级。我们需要使用成熟的web框架。
由于用Python开发一个Web框架十分容易,所以Python有上百个开源的Web框架。部分流行框架:
Flask:轻量级Web应用框架; Django:全能型Web框架; web.py:一个小巧的Web框架; Bottle:和Flask类似的Web框架; Tornado:Facebook的开源异步Web框架
Flask
Flask是一个使用 Python 编写的轻量级 Web 应用框架。其 WSGI 工具箱采用 Werkzeug ,模板引擎则使用 Jinja2 。安装非常简单:
pip install flask
控制台输出:
Collecting flask Downloading Flask-0.12-py2.py3-none-any.whl (82kB) 100% |████████████████████████████████| 92kB 163kB/s Collecting itsdangerous>=0.21 (from flask) Downloading itsdangerous-0.24.tar.gz (46kB) 100% |████████████████████████████████| 51kB 365kB/s Collecting click>=2.0 (from flask) Downloading click-6.7-py2.py3-none-any.whl (71kB) 100% |████████████████████████████████| 71kB 349kB/s Collecting Jinja2>=2.4 (from flask) Downloading Jinja2-2.9.5-py2.py3-none-any.whl (340kB) 100% |████████████████████████████████| 348kB 342kB/s Collecting Werkzeug>=0.7 (from flask) Downloading Werkzeug-0.11.15-py2.py3-none-any.whl (307kB) 100% |████████████████████████████████| 317kB 194kB/s Collecting MarkupSafe>=0.23 (from Jinja2>=2.4->flask) Downloading MarkupSafe-0.23.tar.gz Building wheels for collected packages: itsdangerous, MarkupSafe Running setup.py bdist_wheel for itsdangerous ... done Successfully built itsdangerous MarkupSafe Installing collected packages: itsdangerous, click, MarkupSafe, Jinja2, Werkzeug, flask Successfully installed Jinja2-2.9.5 MarkupSafe-0.23 Werkzeug-0.11.15 click-6.7 flask-0.12 itsdangerous-0.24
安装完flask会同时安装依赖模块:
itsdangerous,
click,
MarkupSafe,
Jinja2,
Werkzeug。
现在我们来写个简单的登录功能,主要是三个页面:
首页,显示
home字样;
登录页,地址
/login,有登录表单;
登录后的欢迎页面,如果登录成功,提示欢迎语,否则提示用户名不正确。
那么一共有3个URL:
GET /:首页,返回Home;
GET /login:登录页,显示登录表单;
POST /login:处理登录表单,显示登录结果。
user_flask_app.py
# coding: utf-8 from flask import Flask from flask import request app = Flask(__name__) # 首页 @app.route('/', methods=['GET', 'POST']) def home(): return '<h1>Home</h1><p><a href="/login">去登录</a></p>' # 登录页 @app.route('/login', methods=['get']) def login(): return '''<form action="/login" method="post"> <p>用户名:<input name="username"></p> <p>密码:<input name="password" type="password"></p> <p><button type="submit">登录</button></p> </form>''' # 登录页处理 @app.route('/login', methods=['post']) def do_login(): # 从request对象读取表单内容: param = request.form if(param['username'] == 'yjc' and param['password'] == 'yjc'): return '欢迎您 %s !' % param['username'] else: return '用户名或密码不正确。' pass if __name__ == '__main__': # run()方法参数可以都为空,使用默认值 app.run('', 5000)
我们可以打开:http://localhost:5000/ 看效果。实际的Web App应该拿到用户名和口令后,去数据库查询再比对,来判断用户是否能登录成功。
通过代码我们可以发现,Flask通过Python的装饰器在内部自动地把URL和函数给关联起来。
注意代码里同一个
URL/login分别有
GET和
POST两种请求,可以映射到两个处理函数中。
使用模板
Web框架让我们从编写底层WSGI接口拯救出来了,极大的提高了我们编写程序的效率。但代码里嵌套太多的html让整个代码易读性变差,使程序变得复杂。我们需要将后端代码逻辑与前端html分离出来。这就是传说中的
MVC:Model-View-Controller,中文名“模型-视图-控制器”。
Controller负责业务逻辑,比如检查用户名是否存在,取出用户信息等等;
View负责显示逻辑,通过简单地替换一些变量,View最终输出的就是用户看到的HTML。
'Model'负责数据的获取,如从数据库查询用户信息等。Model简单可以理解为数据。
那么就是:
Model获取数据,
Controlle处理业务逻辑,
View显示数据。
现在,我们把上次直接输出字符串作为HTML的例子用MVC模式改写一下:
# coding: utf-8 from flask import Flask,request,render_template app = Flask(__name__) # 首页 @app.route('/', methods=['GET', 'POST']) def home(): return render_template('home.html') # 登录页 @app.route('/login', methods=['get']) def login(): return render_template('login.html', param = []) # 登录页处理 @app.route('/login', methods=['post']) def do_login(): param = request.form if(param['username'] == 'yjc' and param['password'] == 'yjc'): return render_template('welcome.html', username = param['username']) else: return render_template('login.html', msg = '用户名或密码不正确。', param = param) pass if __name__ == '__main__': app.run('', 5000)
Flask通过
render_template()函数来实现模板的渲染。和Web框架类似,Python的模板也有很多种。Flask默认支持的模板是
jinja2。
模板页面:
home.html
<h1>Home</h1><p><a href="/login">去登录</a></p>
login.html
{% if msg %} <p style="color:red;">{{ msg }}</p> {% endif %} <form action="/login" method="post"> <p>用户名:<input name="username" value="{{ param.username }}"></p> <p>密码:<input name="password" type="password"></p> <p><button type="submit">登录</button></p> </form>
welcome.html
<p>欢迎您, {{ username }} !</p>
项目目录:
user_flask_app |-- templates |-- home.html |-- login.html |-- welcome.html |-- user_flask_app.py
render_template()函数第一个参数是模板名,默认是
templates目录下。后面的参数是传给模板的变量。变量的值可以是数字、字符串、列表等等。
在Jinja2模板中,我们用
{{ name }}表示一个需要替换的变量。很多时候,还需要循环、条件判断等指令语句,在Jinja2中,用
{% ... %}表示指令。
比如循环输出页码:
{% for i in page_list %} <a href="/page/{{ i }}">{{ i }}</a> {% endfor %}
除了
Jinja2,常见的模板还有:
Mako:用<% ... %>和${xxx}的一个模板; Cheetah:也是用<% ... %>和${xxx}的一个模板; Django:Django是一站式框架,内置一个用{% ... %}和{{ xxx }}的模板。
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