Django基础一之web框架的认识

一 自己制作web框架

我们可以这样理解：所有的Web应用本质上就是一个socket服务端，而用户的浏览器就是一个socket客户端，基于请求做出响应，客户都先请求，服务端做出对应的响应，按照http协议的请求协议发送请求，服务端按照http协议的响应协议来响应请求，这样的网络通信，我们就可以自己实现Web框架了。

　　通过对socket的学习，我们知道网络通信，我们完全可以自己写了，因为socket就是做网络通信用的，下面我们就基于socket来自己实现一个web框架，写一个web服务端，让浏览器来请求，并通过自己的服务端把页面返回给浏览器，浏览器渲染出我们想要的效果，废话少说，直接上代码：

import time
import socket
from threading import Thread
server = socket.socket()
server.bind(('0.0.0.0',8001))#绑定本机端口
server.listen()#监听


def html(conn):
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok 
k1:v1

')#按照http协议，每次发消息之前都先发送一条响应头
    # conn.send(b'who are you?')
    with open('01 index2.html', 'rb') as f:#打开我们想渲染的html页面
        data = f.read()#此处是一次性读出来的，也可一行行读一行行发
    conn.send(data)
    conn.close()#一次发送完毕就把这个连接关掉，因为http是无状态无连接的
def css(conn):
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok 
k1:v1

')#按照http协议，每次发消息之前都先发送一条响应头
    # conn.send(b'who are you?')
    with open('index.css', 'rb') as f:#此处是因为我们发的html页面中有浏览器渲染时需要的文件，只能向我们请求，我们才能给
        data = f.read()
    conn.send(data)
    conn.close()

def js(conn):
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok 
k1:v1

')#按照http协议，每次发消息之前都先发送一条响应头
    # conn.send(b'who are you?')
    with open('index.js', 'rb') as f:#此处是因为我们发的html页面中有浏览器渲染时需要的文件，只能向我们请求，我们才能给
        data = f.read()
        data = f.read()
    conn.send(data)
    conn.close()

def ico(conn):
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok 
k1:v1

')#按照http协议，每次发消息之前都先发送一条响应头
    # conn.send(b'who are you?')
    with open('favicon.ico', 'rb') as f:#此处是因为我们发的html页面中有浏览器渲染时需要的文件，只能向我们请求，我们才能给
        data = f.read()
        data = f.read()
    conn.send(data)
    conn.close()
def jpg(conn):
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok 
k1:v1

')#按照http协议，每次发消息之前都先发送一条响应头
    # conn.send(b'who are you?')

    with open('1.jpg', 'rb') as f:#此处是因为我们发的html页面中有浏览器渲染时需要的文件，只能向我们请求，我们才能给
        data = f.read()
        data = f.read()
    conn.send(data)
    conn.close()

def home(conn):
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok 
k1:v1

')#按照http协议，每次发消息之前都先发送一条响应头
    current_time = str(time.time())
    # conn.send(b'who are you?')
    with open('home.html', 'r',encoding='utf-8') as f:#此处是因为我们发的html页面中有浏览器渲染时需要的文件，只能向我们请求，我们才能给
        data = f.read()
        data = f.read()
        data = data.replace('xxoo',current_time)#此处是把另一个html的字符串特定内容（这是我们自己定的协议）替换成我们想在浏览器显示的内容---动态页面的雏形

    conn.send(data.encode('utf-8'))
    conn.close()


urlpatterns = [      #利用列表中加成对的元祖，造成映射关系，遍历列表按照索引取值加以判断，再关联其相应函数的操作
    ('/',html),
    ('/index.css',css),
    ('/index.js',js),
    ('/favicon.ico',ico),
    ('/1.jpg',jpg),
    ('/home.html',home),
]


def communication(conn):#此为逻辑关系总控制，通过对请求文件的操作分析，筛选需要的信息
    client_msg = conn.recv(1024).decode('utf-8')
    # print(client_msg)
    path = client_msg.split('
')[0].split(' ')[1]#对请求文件操作

    #针对不同的请求路径,返回不同的文件
    for urlpattern in urlpatterns:
        print(path)
        if urlpattern[0] == path:
            # urlpattern[1](conn)
            # 多线程执行函数
            t = Thread(target=urlpattern[1],args=(conn,))
            t.start()

while 1:
    conn, add = server.accept()#一旦有来连接的客户端即接受
    t = Thread(target=communication,args=(conn,))
    t.start()

我们发现，自己做的建议框架，很多东西都在重复，同时存在很多漏洞与bug，需要再完善优化，总体而言对他的大方向是把握住了，下面看一个wsgiref模块版web框架。

二wsgiref模块版web框架

         最简单的Web应用就是先把HTML用文件保存好，用一个现成的HTTP服务器软件，接收用户请求，从文件中读取HTML，返回。如果要动态生成HTML，就需要把上述步骤自己来实现。不过，接受HTTP请求、解析HTTP请求、发送HTTP响应都是苦力活，如果我们自己来写这些底层代码，还没开始写动态HTML呢，就得花个把月去读HTTP规范。

         wsgiref模块其实就是将整个请求信息给封装了起来，就不需要你自己处理了，假如它将所有请求信息封装成了一个叫做request的对象，那么你直接request.path就能获取到用户这次请求的路径，request.method就能获取到本次用户请求的请求方式(get还是post)等，那这个模块用起来，我们再写web框架是不是就简单了好多啊。

　　　　对于真实开发中的python web程序来说，一般会分为两部分：服务器程序和应用程序。

　　　　服务器程序负责对socket服务器进行封装，并在请求到来时，对请求的各种数据进行整理。

　　　　应用程序则负责具体的逻辑处理。为了方便应用程序的开发，就出现了众多的Web框架，例如：Django、Flask、web.py 等。不同的框架有不同的开发方式，但是无论如何，开发出的应用程序都要和服务器程序配合，才能为用户提供服务。

　　　　正确的做法是底层代码由专门的服务器软件实现，我们用Python专注于生成HTML文档。因为我们不希望接触到TCP连接、HTTP原始请求和响应格式，所以，需要一个统一的接口协议来实现这样的服务器软件，让我们专心用Python编写Web业务。

　　　　这时候，标准化就变得尤为重要。我们可以设立一个标准，只要服务器程序支持这个标准，框架也支持这个标准，那么他们就可以配合使用。一旦标准确定，双方各自实现。这样，服务器可以支持更多支持标准的框架，框架也可以使用更多支持标准的服务器。

　　　　WSGI（Web Server Gateway Interface）就是一种规范，它定义了使用Python编写的web应用程序与web服务器程序之间的接口格式，实现web应用程序与web服务器程序间的解耦。

　　　　常用的WSGI服务器有uwsgi、Gunicorn。而Python标准库提供的独立WSGI服务器叫wsgiref，Django开发环境用的就是这个模块来做服务器。

　　　　好，接下来我们就看一下（能理解就行，了解就可以了）：先看看wsfiref怎么使用

from wsgiref.simple_server import make_server
# wsgiref本身就是个web框架，提供了一些固定的功能（请求和响应信息的封装，不需要我们自己写原生的socket了也不需要咱们自己来完成请求信息的提取了，提取起来很方便）
#函数名字随便起
def application(environ, start_response):
    '''
    :param environ: 是全部加工好的请求信息，加工成了一个字典，通过字典取值的方式就能拿到很多你想要拿到的信息
    :param start_response: 帮你封装响应信息的（响应行和响应头），注意下面的参数
    :return:
    '''
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html'),('k1','v1')])
    print(environ)
    print(environ['PATH_INFO'])  #输入地址127.0.0.1:8000，这个打印的是'/',输入的是127.0.0.1:8000/index，打印结果是'/index'
    return [b'<h1>Hello, web!</h1>']

#和咱们学的socketserver那个模块很像啊
httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, application)

print('Serving HTTP on port 8080...')
# 开始监听HTTP请求:
httpd.serve_forever()

来一个完整的web项目，用户登录认证的项目，我们需要连接数据库了，所以先到mysql数据库里面准备一些表和数据

mysql> create database db1;
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

mysql> use db1;
Database changed
mysql> create table userinfo(id int primary key auto_increment,username char(20) not null unique,password char(20) not null);
Query OK, 0 rows affected (0.23 sec)

mysql> insert into userinfo(username,password) values('chao','666'),('sb1','222');
Query OK, 2 rows affected (0.03 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> select * from userinfo;
+----+----------+----------+
| id | username | password |
+----+----------+----------+
|  1 | chao     | 666      |
|  2 | sb1      | 222      |
+----+----------+----------+
2 rows in set (0.00 sec)

然后再创建这么几个文件：

　　　　python文件名称webmodel.py，内容如下：

#创建表，插入数据
def createtable():
    import pymysql
    conn = pymysql.connect(
        host='127.0.0.1',
        port=3306,
        user='root',
        password='666',
        database='db1',
        charset='utf8'
    )
    cursor = conn.cursor(pymysql.cursors.DictCursor)
    sql = '''
        -- 创建表
        create table userinfo(id int primary key auto_increment,username char(20) not null unique,password char(20) not null);
        -- 插入数据
        insert into userinfo(username,password) values('chao','666'),('sb1','222');
    '''
    cursor.execute(sql)
    conn.commit()
    cursor.close()
    conn.close()

python的名为webauth文件，内容如下：

#对用户名和密码进行验证
def auth(username,password):
    import pymysql
    conn = pymysql.connect(
        host='127.0.0.1',
        port=3306,
        user='root',
        password='123',
        database='db1',
        charset='utf8'
    )
    print('userinfo',username,password)
    cursor = conn.cursor(pymysql.cursors.DictCursor)
    sql = 'select * from userinfo where username=%s and password=%s;'
    res = cursor.execute(sql, [username, password])
    if res:
        return True
    else:
        return False

用户输入用户名和密码的文件，名为web.html，内容如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<!--如果form表单里面的action什么值也没给，默认是往当前页面的url上提交你的数据，所以我们可以自己指定数据的提交路径-->
<!--<form action="http://127.0.0.1:8080/auth/" method="post">-->
<form action="http://127.0.0.1:8080/auth/" method="get">
    用户名<input type="text" name="username">
    密码 <input type="password" name="password">
    <input type="submit">
</form>

<script>

</script>
</body>
</html>

用户验证成功后跳转的页面，显示成功，名为websuccess.html，内容如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <style>
        h1{
            color:red;
        }
    </style>
</head>
<body>
<h1>宝贝儿，恭喜你登陆成功啦</h1>


</body>
</html>

python服务端代码(主逻辑代码)，名为web_python.py：

from urllib.parse import parse_qs
from wsgiref.simple_server import make_server
import webauth
def application(environ, start_response):

    # start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html'),('k1','v1')])
    # start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html'),('charset','utf-8')])
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    print(environ)
    print(environ['PATH_INFO'])
    path = environ['PATH_INFO']
    #用户获取login页面的请求路径
    if path == '/login':
        with open('web.html','rb') as f:
            data = f.read()
    #针对form表单提交的auth路径，进行对应的逻辑处理
    elif path == '/auth/':
        #登陆认证
        #1.获取用户输入的用户名和密码

        #2.去数据库做数据的校验，查看用户提交的是否合法
        # user_information = environ['']
        if environ.get("REQUEST_METHOD") == "POST":
            #获取请求体数据的长度,因为提交过来的数据需要用它来提取,注意POST请求和GET请求的获取数据的方式不同
            try:
                request_body_size = int(environ.get('CONTENT_LENGTH', 0))
            except (ValueError):
                request_body_size = 0
            #POST请求获取数据的方式
            request_data = environ['wsgi.input'].read(request_body_size)
            print('>>>>>',request_data) # >>>>> b'username=chao&password=123'，是个bytes类型数据
            print('?????',environ['QUERY_STRING']) #????? 空的，因为post请求只能按照上面这种方式取数据
            #parse_qs可以帮我们解析数据
            re_data = parse_qs(request_data)
            print('拆解后的数据',re_data) #拆解后的数据 {b'password': [b'123'], b'username': [b'chao']}
            #post请求的返回数据我就不写啦
　　　　　　  pass

        if environ.get("REQUEST_METHOD") == "GET":
            #GET请求获取数据的方式，只能按照这种方式取
            print('?????',environ['QUERY_STRING']) #????? username=chao&password=123,是个字符串类型数据
            request_data = environ['QUERY_STRING']

            # parse_qs可以帮我们解析数据
            re_data = parse_qs(request_data)
            print('拆解后的数据', re_data) #拆解后的数据 {'password': ['123'], 'username': ['chao']}
            username = re_data['username'][0]
            password = re_data['password'][0]
            print(username,password)
            #进行验证：
            status = webauth.auth(username,password)
            if status:
            # 3.将相应内容返回
                with open('websuccess.html','rb') as f:
                    data = f.read()
            else:
                data = b'auth error'
        # 但是不管是post还是get请求都不能直接拿到数据，拿到的数据还需要我们来进行分解提取，所以我们引入urllib模块来帮我们分解



        #注意昂，我们如果直接返回中文，没有给浏览器指定编码格式，默认是gbk，所以我们需要gbk来编码一下，浏览器才能识别
        # data='登陆成功！'.encode('gbk')
    else:
        data = b'sorry 404!,not found the page'
    return [data]



#和咱们学的socketserver那个模块很像啊
httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, application)

print('Serving HTTP on port 8080...')
# 开始监听HTTP请求:
httpd.serve_forever()

把代码拷走，创建文件，放到同一个目录下，运行一下we_python.py文件的代码就能看到效果，注意先输入的网址是127.0.0.1:8080/login ，还要注意你的mysql数据库没有问题。

二 模板渲染JinJa2

         利用字符串replace（产生一个新字符串）的方法（原理），去替换html中的对应内容（专业名词叫做模板渲染，你先渲染一下，再给浏览器进行渲染），然后再发送给浏览器完成渲染。 这个过程就相当于HTML模板渲染数据。 本质上就是HTML内容中利用一些特殊的符号来替换要展示的数据。 我们也可以自己定义特殊符号去替换，其实模板渲染有个现成的工具： jinja2---->先下载：pip install jinja2


来一个html文件，index2,html，内容如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="x-ua-compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <title>Title</title>
</head>
<body>
    <h1>姓名：{{name}}</h1><!--{{}}这是jinja2定义的特殊符号-->
    <h1>爱好：</h1>
    <ul>
        {% for hobby in hobby_list %}<!--for 循环，格式就是%开头的-->
        <li>{{hobby}}</li>
        {% endfor %}<!--for 循环，结束格式就是% endfor %-->
    </ul>
</body>
</html>

使用jinja2渲染index2.html文件，创建一个python文件，代码如下：

from wsgiref.simple_server import make_server
from jinja2 import Template


def index():
    with open("index2.html", "r",encoding='utf-8') as f:
        data = f.read()
    template = Template(data)  # 生成模板文件Template是一个类，生成一个template对象
    ret = template.render({"name": "于谦", "hobby_list": ["烫头", "泡吧"]})  # 把数据填充到模板里面
    return [bytes(ret, encoding="utf8"), ]#[]中括号也是规定的


# 定义一个url和函数的对应关系
URL_LIST = [
    ("/index/", index),
]

def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])  # 设置HTTP响应的状态码和头信息
    url = environ['PATH_INFO']  # 取到用户输入的url
    func = None  # 将要执行的函数
    for i in URL_LIST:
        if i[0] == url:
            func = i[1]  # 去之前定义好的url列表里找url应该执行的函数
            break
    if func:  # 如果能找到要执行的函数
        return func()  # 返回函数的执行结果
    else:
        return [bytes("404没有该页面", encoding="utf8"), ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8000...")
    httpd.serve_forever()

现在的数据是我们自己手写的，那可不可以从数据库中查询数据，来填充页面呢？

　　使用pymysql连接数据库：

conn = pymysql.connect(host="127.0.0.1", port=3306, user="root", passwd="xxx", db="xxx", charset="utf8")
cursor = conn.cursor(cursor=pymysql.cursors.DictCursor)
cursor.execute("select name, age, department_id from userinfo")
user_list = cursor.fetchall()
cursor.close()
conn.close()

创建一个测试的user表：

CREATE TABLE user(
  id int auto_increment PRIMARY KEY,
  name CHAR(10) NOT NULL,
  hobby CHAR(20) NOT NULL
)engine=innodb DEFAULT charset=UTF8;

模板的原理就是字符串替换，我们只要在HTML页面中遵循jinja2的语法规则写上，其内部就会按照指定的语法进行相应的替换，从而达到动态的返回内容。

三 MVC和MTV框架

MVC

Web服务器开发领域里著名的MVC模式，所谓MVC就是把Web应用分为模型(M)，控制器(C)和视图(V)三层，他们之间以一种插件式的、松耦合的方式连接在一起，模型负责业务对象与数据库的映射(ORM)，视图负责与用户的交互(页面)，控制器接受用户的输入调用模型和视图完成用户的请求，其示意图如下所示：

MTV

Django的MTV模式本质上和MVC是一样的，也是为了各组件间保持松耦合关系，只是定义上有些许不同，Django的MTV分别是值：

• M 代表模型（Model）： 负责业务对象和数据库的关系映射(ORM)。
• T 代表模板 (Template)：负责如何把页面展示给用户(html)。
• V 代表视图（View）：   负责业务逻辑，并在适当时候调用Model和Template。

　　除了以上三层之外，还需要一个URL分发器，它的作用是将一个个URL的页面请求分发给不同的View处理，View再调用相应的Model和Template，MTV的响应模式如下所示：

 一般是用户通过浏览器向我们的服务器发起一个请求(request)，这个请求回去访问视图函数，（如果不涉及到数据调用，那么这个时候视图函数返回一个模板也就是一个网页给用户），视图函数调用模型，模型去数据库查找数据，然后逐级返回，视图函数把返回的数据填充到模板中空格中，最后返回网页给用户。