18.python-web开发

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C/S架构，B/S架构，web开发主要指B/S架构。

HTTP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协议是一种文本协议，所以，它的格式也非常简单。HTTP GET请求的格式：

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GET /path HTTP/1.1
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3

每个Header一行一个，换行符是\r\n

HTTP POST请求的格式

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POST /path HTTP/1.1
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3

body data goes here...

当遇到连续两个\r\n时，Header部分结束，后面的数据全部是Body

HTTP响应的格式

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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。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

看到Content-Encoding: gzip时，需要将Body数据先解压缩，才能得到真正的数据。压缩的目的在于减少Body的大小，加快网络传输。

WSGI接口

WSGI：Web Server Gateway Interface, 用于处理http内容的响应。

WSGI接口定义非常简单，它只要求Web开发者实现一个函数，就可以响应HTTP请求

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def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    return [b'<h1>Hello, web!</h1>']

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

在application()函数中，调用

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start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])

就发送了HTTP响应的Header，注意Header只能发送一次，也就是只能调用一次start_response()函数。start_response()函数接收两个参数，一个是HTTP响应码，一个是一组list表示的HTTP Header，每个Header用一个包含两个str的tuple表示。

通常情况下，都应该把Content-Type头发送给浏览器。其他很多常用的HTTP Header也应该发送。

然后，函数的返回值b'<h1>Hello, web!</h1>'将作为HTTP响应的Body发送给浏览器。

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，也就是说，底层代码不需要我们自己编写，我们只负责在更高层次上考虑如何响应请求就可以了。

application()函数必须由WSGI服务器来调用。可以选择符合WSGI规范的服务器。

Python内置了一个WSGI服务器，这个模块叫wsgiref，它是用纯Python编写的WSGI服务器的参考实现，仅用于开发和测试使用。

运行WSGI服务

先编写 hello.py, 实现Web应用程序的WSGI处理函数

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# hello.py

def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    return [b'<h1>Hello, web!</h1>']

再编写一个server.py，负责启动WSGI服务器，加载application()函数：

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# server.py
# 从wsgiref模块导入:
from wsgiref.simple_server import make_server
# 导入我们自己编写的application函数:
from hello import application

# 创建一个服务器，IP地址为空，端口是8000，处理函数是application:
httpd = make_server('', 8000, application)
print('Serving HTTP on port 8000...')
# 开始监听HTTP请求:
httpd.serve_forever()

无论多么复杂的Web应用程序，入口都是一个WSGI处理函数。HTTP请求的所有输入信息都可以通过environ获得，HTTP响应的输出都可以通过start_response()加上函数返回值作为Body。

使用Web框架

一个Web App，就是写一个WSGI的处理函数，针对每个HTTP请求进行响应。但是如果url数量过多，代码就很复杂了，所以可以使用web框架。比如轻量级的Flask和功能强大的Django

下面用Flask进行演示。

编写一个app.py 处理3个url

  1. GET /， 首页
  2. GET /signin，登录页面，返回登录表单
  3. POST /login， 处理登录请求

Flask通过Python的装饰器在内部自动地把URL和函数给关联起来

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from flask import Flask
from flask import request

app = Flask(__name__)

@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def home():
    return '<h1>Hello</H1>'

@app.route('/signin', methods=['GET'])
def signin_form():
    return '''<form action="/login" method="post">
            <p><input name="username"></p>
            <p><input name="password" type="password"></p>
            <p><button type="submit">Sign In</button></p>
            </form>'''


@app.route('/login', methods=['POST'])
def login():
    # 需要从request对象读取表单内容：
    if request.form['username'] == 'admin' and request.form['password'] == 'admin':
        return '<h2>login success</h2>'
    
    return '<h2>用户名或密码错误</h2>'
if __name__ == '__main__':
    app.run()

在编写URL处理函数时，除了配置URL外，从HTTP请求拿到用户数据也是非常重要的。Web框架都提供了自己的API来实现这些功能。Flask通过request.form['name']来获取表单的内容。

使用模板

Web框架把我们从WSGI中拯救出来了。现在，我们只需要不断地编写函数，带上URL，就可以继续Web App的开发了。

Web App不仅仅是处理逻辑，展示给用户的页面也非常重要。在Python代码里拼字符串是不现实的，所以，模板技术出现了。

使用模板，我们需要预先准备一个HTML文档，这个HTML文档不是普通的HTML，而是嵌入了一些变量和指令，然后，根据我们传入的数据，替换后，得到最终的HTML，发送给用户

变量名比如 {{name}}

这就是传说中的MVC：Model-View-Controller，中文名“模型-视图-控制器”。

Python处理URL的函数就是C：Controller，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；

包含变量{{ name }}的模板就是V：View，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。

MVC中的Model在哪？Model是用来传给View的，这样View在替换变量的时候，就可以从Model中取出相应的数据。

Model可以是一个 dict

因为Python支持关键字参数，很多Web框架允许传入关键字参数，然后，在框架内部组装出一个dict作为Model。

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，所以我们先直接安装jinja2：

可以把上面输出html字符串的改为使用模板

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from flask import Flask
from flask import request, render_template

app = Flask(__name__)

@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def home():
    return render_template('home.html')

# 登录页面
@app.route('/signin', methods=['GET'])
def signin():
    return render_template('form.html')


@app.route('/login', methods=['POST'])
def login():
    name = request.form['username']
    pwd = request.form['password']

    if name == 'admin' and pwd == 'password':
        return render_template('success.html', username = name)
    return render_template('form.html', message = '用户名或密码错误', username = name)


if __name__ == '__main__':
    app.run()

首页 home.html

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<html>
    <head>
        <title>首页</title>
    </head>
    <body>
        <h1>这是首页</h1>

    </body>
</html>

表单页 form.html

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<html>

<head>
    <title>登录页面</title>
</head>

<body>
    <body>
        {% if message %}
        <p style="color:red">{{ message }}</p>
        {% endif %}
        <form action="/login" method="post">
            <legend>请登录:</legend>
            <p><input name="username" placeholder="用户名" value="{{ username }}"></p>
            <p><input name="password" placeholder="密码" type="password"></p>
            <p><button type="submit">登录</button></p>
        </form>
    </body>
</body>

</html>

成功页 success.html

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<html>
<head>
    <title>Welcome, {{ username }}</title>
</head>
<body>
<p>Welcome, {{ username }}!</p>

{% for i in range(pageSize) %}
<a href="/page/{{ i }}">第{{ i + 1 }}页</a>
{% endfor %}

<br/>

共 {{pageSize}} 页

</body>

</html>

在form.html中加了一点条件判断，把form.html重用为登录失败的模板

一定要把模板放到正确的templates目录下，templates和app.py在同级目录下

通过MVC，我们在Python代码中处理M：Model和C：Controller，而V：View是通过模板处理的，这样，我们就成功地把Python代码和HTML代码最大限度地分离了。

使用模板的另一大好处是，模板改起来很方便，而且，改完保存后，刷新浏览器就能看到最新的效果。

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

有了MVC，我们就分离了Python代码和HTML代码。HTML代码全部放到模板里，写起来更有效率。