Python内置库：wsgiref（WSGI基础）

一、WSGI简介

WSGI（Web Server Gateway Interface，web服务器网关接口）主要规定了服务器端和应用程序之间的接口，即规定了请求的URL到后台处理函数之间的映射该如何实现。wsgiref是一个帮助开发者开发测试的Python内置库，程序员可以通过这个库了解WSGI的基本运行原理，但是不能把它用在生产环境上。

二、WSGI基本原理

1. WSGI处理过程

1. 浏览器到WSGI Server：浏览器发送的请求会先到WSGI Server。
2. environ：WSGI Server会将HTTP请求中的参数等信息封装到environ（一个字典）中。
3. WSGI Server到WSGI App：App就是我们自己编写的后台程序，每个URL会映射到对应的入口处理函数(或其他可调用对象），WSGI Server调用后台App时，会将environ和WSGI Server中自己的一个start_response函数注入到后台App中。
4. 逻辑处理：后台函数（或其他可调用对象）需要接收environ和start_response，进行逻辑处理后返回一个可迭代对象，可迭代对象中的元素为HTTP正文。
5. WSGI App到WSGI Server：后台函数处理完后，会先调用start_response函数将HTTP状态码、报文头等信息（响应头）返回给WSGI Server，然后再将函数的返回值作为HTTP正文（响应body）返回给WSGI Server。
6. WSGI Server到浏览器：WSGI Server将从App中得到的所有信息封装为一个response返回给浏览器。

2. WSGI示例

wsgiref简单示例

运行以下示例程序后，在浏览器中输入以http://127.0.0.1:9999/开头的随意一个url都可以看到返回结果。实例程序中所有url都会以同一个App进行处理，实际生产环境中不同的url肯定是需要映射到不同的App上的，但这部分本文不作讲解。

# wsgiref是Python自带的内置库，它用来开发者对wsgi进行测试用的，不可以用在生产环境中
from wsgiref.simple_server import make_server, demo_app

# wsgi也是基于socket server编写
# 默认情况下会将所有url都传入demo_app进行处理，具体可参考demo_app源码
# app参数可以是任何可调用对象，但是内部处理需要参考demo_app源码，即environ处理、start_response调用、返回值类型
ws = make_server('127.0.0.1', 9999, demo_app)
# 启动服务
ws.serve_forever()

demo_app源码

def demo_app(environ,start_response):
    from io import StringIO
    stdout = StringIO()
    print("Hello world!", file=stdout)
    print(file=stdout)
    # environ是一个字典，包含了所有请求信息
    h = sorted(environ.items())
    for k,v in h:
        print(k,'=',repr(v), file=stdout)
    # return之前需要调用start_response设置响应头信息
    start_response("200 OK", [('Content-Type','text/plain; charset=utf-8')])
    return [stdout.getvalue().encode("utf-8")]  # 一个可迭代对象，元素为byte类型，元素内容依据start_response中指定的Content-Type来指定

demo_app类定义的两种方式

# 第一种方式：定义类的__init__和__iter__方法，前者用来接收和处理environ和start_response，后者生成一个可迭代对象
# make_server中app参数只需传入类名即可
class ApplicationClass:
    def __init__(self, environ, start_response):
        self.e = environ
        self.sr = start_response
        
    def __iter__(self):
        from io import StringIO
        stdout = StringIO()
        print("Hello world!", file=stdout)
        print(file=stdout)
        h = sorted(self.e.items())
        for k, v in h:
            print(k, '=', repr(v), file=stdout)
        self.sr("200 OK", [('Content-Type', 'text/plain; charset=utf-8')])
        yield from [stdout.getvalue().encode("utf-8")]
        
        
# 第二种方式：定义__call__方法，接收和处理environ和start_response，并返回一个可迭代对象
# make_server中app参数需要传入类的实例
class ApplicationInstance:
    def __call__(self, environ, start_response):
        from io import StringIO
        stdout = StringIO()
        print("Hello world!", file=stdout)
        print(file=stdout)
        h = sorted(environ.items())
        for k, v in h:
            print(k, '=', repr(v), file=stdout)
        start_response("200 OK", [('Content-Type', 'text/plain; charset=utf-8')])
        return [stdout.getvalue().encode("utf-8")]

3. WSGI web服务器和应用程序

WSGI web服务器

• 本质上是一个TCP服务器，监听在特定的端口上。
• 支持HTTP协议，能够解析HTTP请求报文，能够按HTTP协议将响应数据封装为报文并返回给浏览器。
• 实现了WSGI协议，该协议约定了和应用程序之间的接口，即url到app之间的映射。

WSGI应用程序

• 遵从WSGI协议。
• 本身是一个可调用对象。
• 调用start_response，返回响应头部。
• 返回包含正文的可迭代对象。