web框架前戏---web框架的本质

Web框架本质

1. *浏览器发送一个HTTP请求；
2. *服务器收到请求，生成一个HTML文档（待补充；是否是全部类型的访问都需要生成文档）；
3. *服务器把HTML文档作为HTTP响应的Body发送给浏览器；
4. *浏览器收到HTTP响应，从HTTP Body取出HTML文档并解析显示

　　对于所有的Web应用，本质上其实就是一个socket服务端，用户的浏览器其实就是一个socket客户端。（即BS架构）

　　静态页面--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。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，让我们专心用Python编写Web业务。

　　这个接口就是WSGI：Web Server Gateway Interface。

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
 
import socket
 
def handle_request(client):
    buf = client.recv(1024)
    client.send("HTTP/1.1 200 OK

")
    client.send("Hello, Seven")
 
def main():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.bind(('localhost',8000))
    sock.listen(5)
 
    while True:
        connection, address = sock.accept()
        handle_request(connection)
        connection.close()
 
if __name__ == '__main__':
    main()

上述通过socket来实现了其本质，而对于真实开发中的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。这样，服务器程序就需要为不同的框架提供不同的支持。这样混乱的局面无论对于服务器还是框架，都是不好的。对服务器来说，需要支持各种不同框架，对框架来说，只有支持它的服务器才能被开发出的应用使用。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）是一种规范，它定义了使用python编写的web app与web server之间接口格式，实现web app与web server间的解耦。

python标准库提供的独立WSGI服务器称为wsgiref。

from wsgiref.simple_server import make_server


def RunServer(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    return [bytes('<h1>Hello, web!</h1>', encoding='utf-8'), ]


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

WSGI 简单介绍

　　WSGI，全称 Web Server Gateway Interface，或者 Python Web Server Gateway Interface ，是为 Python 语言定义的 Web 服务器和 Web 应用程序或框架之间的一种简单而通用的接口。自从 WSGI 被开发出来以后，许多其它语言中也出现了类似接口。

　　WSGI 是作为 Web 服务器与 Web 应用程序或应用框架之间的一种低级别的，以提升可移植 Web 应用开发的共同点。WSGI 是基于现存的 CGI 标准而设计的。

　　很多框架都自带了 WSGI server ，比如 Flask，webpy，Django、CherryPy等等。当然性能都不好，自带的 web server 更多的是测试用途，发布时则使用生产环境的 WSGI server或者是联合 nginx 做 uwsgi。

　　通俗来讲，WSGI就像是一座桥梁，一边连着web服务器，另一边连着用户的应用。但是呢，这个桥的功能很弱，有时候还需要别的桥来帮忙才能进行处理。

WSGI的作用

　　WSGI有两方：“服务器”或“网关”一方，以及“应用程序”或“应用框架”一方。服务方调用应用方，提供环境信息，以及一个回调函数（提供给应用程序用来将消息头传递给服务器方），并接收Web内容作为返回值。

　　所谓的 WSGI中间件同时实现了API的两方，因此可以在WSGI服务和WSGI应用之间起调解作用：从WSGI服务器的角度来说，中间件扮演应用程序，而从应用程序的角度来说，中间件扮演服务器。“中间件”组件可以执行以下功能：

• 重写环境变量后，根据目标URL，将请求消息路由到不同的应用对象。
• 允许在一个进程中同时运行多个应用程序或应用框架。
• 负载均衡和远程处理，通过在网络上转发请求和响应消息。
• 进行内容后处理，例如应用XSLT样式表。

　　WSGI 的设计确实参考了 Java 的 servlet。http://www.python.org/dev/peps/pep-0333/ 有这么一段话：

By contrast, although Java has just as many web application frameworks available, Java’s “servlet” API makes it possible for applications written with any Java web application framework to run in any web server that supports the servlet API.

　　另外，需要提及的一点是：其它基于python的web框架，如tornado、flask、webpy都是在这个范围内进行增删裁剪的。例如tornado用的是自己的异步非阻塞“wsgi”，flask则只提供了最精简和基本的框架。Django则是直接使用了WSGI，并实现了大部分功能。

自定义Web框架

一、框架

通过python标准库提供的wsgiref模块开发一个自己的Web框架

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
from wsgiref.simple_server import make_server

def index():
    return 'index'

def login():
    return 'login'

def routers():
    
    urlpatterns = (
        ('/index/',index),
        ('/login/',login),
    )
    
    return urlpatterns

def RunServer(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    url = environ['PATH_INFO']
    urlpatterns = routers()
    func = None
    for item in urlpatterns:
        if item[0] == url:
            func = item[1]
            break 
    if func:
        return func()
    else:
        return '404 not found'
    
if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, RunServer)
    print "Serving HTTP on port 8000..."
    httpd.serve_forever()

2、模板引擎

在上一步骤中，对于所有的login、index均返回给用户浏览器一个简单的字符串，在现实的Web请求中一般会返回一个复杂的符合HTML规则的字符串，所以我们一般将要返回给用户的HTML写在指定文件中，然后再返回。如：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
</head>
<body>
    <h1>Index</h1>

</body>
</html>

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
</head>
<body>
    <form>
        <input type="text" />
        <input type="text" />
        <input type="submit" />
    </form>
</body>
</html>

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

from wsgiref.simple_server import make_server


def index():
    # return 'index'
    f = open('index.html')
    data = f.read()
    return data


def login():
    # return 'login'
    f = open('login.html')
    data = f.read()
    return data


def routers():

    urlpatterns = (
        ('/index/', index),
        ('/login/', login),
    )

    return urlpatterns


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    url = environ['PATH_INFO']
    urlpatterns = routers()
    func = None
    for item in urlpatterns:
        if item[0] == url:
            func = item[1]
            break
    if func:
        return func()
    else:
        return '404 not found'


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

对于上述代码，虽然可以返回给用户HTML的内容以现实复杂的页面，但是还是存在问题：如何给用户返回动态内容？

• 自定义一套特殊的语法，进行替换
• 使用开源工具jinja2，遵循其指定语法

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
</head>
<body>
    <h1>{{name}}</h1>

    <ul>
        {% for item in user_list %}
        <li>{{item}}</li>
        {% endfor %}
    </ul>

</body>
</html>

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

from wsgiref.simple_server import make_server
from jinja2 import Template


def index():
    # return 'index'

    # template = Template('Hello {{ name }}!')
    # result = template.render(name='John Doe')

    f = open('index.html')
    result = f.read()
    template = Template(result)
    data = template.render(name='John Doe', user_list=['alex', 'eric'])
    return data.encode('utf-8')


def login():
    # return 'login'
    f = open('login.html')
    data = f.read()
    return data


def routers():

    urlpatterns = (
        ('/index/', index),
        ('/login/', login),
    )

    return urlpatterns


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    url = environ['PATH_INFO']
    urlpatterns = routers()
    func = None
    for item in urlpatterns:
        if item[0] == url:
            func = item[1]
            break
    if func:
        return func()
    else:
        return '404 not found'


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

遵循jinja2的语法规则，其内部会对指定的语法进行相应的替换，从而达到动态的返回内容，对于模板引擎的本质，参考另外一篇博客：http://www.cnblogs.com/wupeiqi/p/4592637.html

MVC和MTV设计模式

　　MVC百度百科：全名Model View Controller，是模型(model)－视图(view)－控制器(controller)的缩写，一种软件设计典范，用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，将业务逻辑聚集到一个部件里面，在改进和个性化定制界面及用户交互的同时，不需要重新编写业务逻辑。

　　通俗解释：一种文件的组织和管理形式！不要被缩写吓到了，这其实就是把不同类型的文件放到不同的目录下的一种方法，然后取了个高大上的名字。当然，它带来的好处有很多，比如前后端分离，松耦合等等，就不详细说明了。

模型(model)：定义数据库相关的内容，一般放在models.py文件中。 
视图(view)：定义HTML等静态网页文件相关，也就是那些html、css、js等前端的东西。 
控制器(controller)：定义业务逻辑相关，就是你的主要代码。

　　MTV: 有些WEB框架觉得MVC的字面意思很别扭，就给它改了一下。view不再是HTML相关，而是主业务逻辑了，相当于控制器。html被放在Templates中，称作模板，于是MVC就变成了MTV。这其实就是一个文字游戏，和MVC本质上是一样的，换了个名字和叫法而已，换汤不换药。

　　Django的MTV模型组织

　　在web开发的项目文件中，相关目录分开存放，必须要有机制将他们在内里进行耦合。在Django中，urls、orm、static、settings等起着重要的作用。