Django基礎(chǔ)知識 web框架的本質(zhì)詳解

更新時間：2019年07月18日 08:46:30 作者：愛文飛翔

這篇文章主要介紹了Django基礎(chǔ)知識 web框架的本質(zhì)詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

一 web框架的本質(zhì)及自定義web框架

我們可以這樣理解：所有的Web應用本質(zhì)上就是一個socket服務(wù)端，而用戶的瀏覽器就是一個socket客戶端，基于請求做出響應，客戶都先請求，服務(wù)端做出對應的響應，按照http協(xié)議的請求協(xié)議發(fā)送請求，服務(wù)端按照http協(xié)議的響應協(xié)議來響應請求，這樣的網(wǎng)絡(luò)通信，我們就可以自己實現(xiàn)Web框架了。

通過對socket的學習，我們知道網(wǎng)絡(luò)通信，我們完全可以自己寫了，因為socket就是做網(wǎng)絡(luò)通信用的，下面我們就基于socket來自己實現(xiàn)一個web框架，寫一個web服務(wù)端，讓瀏覽器來請求，并通過自己的服務(wù)端把頁面返回給瀏覽器，瀏覽器渲染出我們想要的效果。

html文件內(nèi)容如下，名稱為test.html：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>Title</title>
 <link rel="icon" href="wechat.ico" rel="external nofollow" rel="external nofollow" rel="external nofollow" > 
 <!--直接寫在html頁面里面的css樣式是直接可以在瀏覽器上顯示的-->
 <style>
  h1{
   background-color: green;
   color: white;
  }
 </style>
</head>
<body>

<h1>姑娘，你好，我是Jaden，請問約嗎？嘻嘻~~</h1>
<!--直接寫在html頁面里面的img標簽的src屬性值如果是別人網(wǎng)站的地址（網(wǎng)絡(luò)地址）是直接可以在瀏覽器上顯示的-->
<!--<img src="https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1550395461724&di=c2b971db12eef5d85aba410d1e2e8568&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fy0.ifengimg.com%2Fifengimcp%2Fpic%2F20140822%2Fd69e0188b714ee789e97_size87_w800_h1227.jpg" alt="">--> <!--如果都是網(wǎng)絡(luò)地址，那么只要你的電腦有網(wǎng)，就可以看到，不需要自己在后端寫對應的讀取文件，返回圖片文件信息的代碼，因為別人的網(wǎng)站就做了這個事情了-->
<img src="meinv.png" alt="" width="100" height="100"> <!--如果你是本地的圖片想要返回給頁面，你需要對頁面上的關(guān)于這個圖片的請求要自己做出響應，這個src就是來你本地請求這個圖片，你只要將圖片信息讀取出來，返回給頁面，頁面拿到這個圖片的數(shù)據(jù)，就能夠渲染出來了，是不是很簡單-->

<!--直接寫在html頁面里面的js操作是直接可以在瀏覽器上顯示的-->
<script>
 alert('這是我們第一個網(wǎng)頁')
</script>

<script src="test.js"></script>
</body>
</html>

<!--再準備一個圖片，名稱為meinv.jpg，再準備一個ico文件，名稱為wechat.ico，其實就是個圖片文件，微信官網(wǎng)打開之后，在瀏覽器最上面能夠看到-->

然后開始寫我們的web框架，我們分這么幾步來寫：

一、簡單的web框架

創(chuàng)建一個python文件，內(nèi)容如下，名稱為test.py：

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',8001))
sk.listen()
conn,addr = sk.accept()
from_b_msg = conn.recv(1024)
str_msg = from_b_msg.decode('utf-8')
#socket是應用層和傳輸層之間的抽象層，每次都有協(xié)議，協(xié)議就是消息格式，那么傳輸層的消息格式我們不用管，因為socket幫我們搞定了，但是應用層的協(xié)議還是需要咱們自己遵守的，所以再給瀏覽器發(fā)送消息的時候，如果沒有按照應用層的消息格式來寫，那么你返回給瀏覽器的信息，瀏覽器是沒法識別的。而應用層的協(xié)議就是我們的HTTP協(xié)議，所以我們按照HTTP協(xié)議規(guī)定的消息格式來給瀏覽器返回消息就沒有問題了，關(guān)于HTTP我們會細說，首先看一下直接寫conn.send(b'hello')的效果，然后運行代碼，通過瀏覽器來訪問一下，然后再看這一句conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok \r\n\r\nhello')的效果
#下面這句就是按照http協(xié)議來寫的
# conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok \r\n\r\nhello')
#上面這句還可以分成下面兩句來寫
conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok \r\n\r\n')
with open('test.html','rb') as f:
 f_data = f.read()
conn.send(f_data)

但是我們知道，我們的css和js基本都是寫在本地的文件里面的啊，而且我們的圖片基本也是我們自己本地的啊，怎么辦，我們將上面我們提前準備好的js和css還有那個.ico結(jié)尾的圖片文件都準備好，來我們在來一個升級版的web框架，其實css、js、圖片等文件都叫做網(wǎng)站的靜態(tài)文件。

首先我們先看一個效果，如果我們直接將我們寫好的css和js還有.ico和圖片文件插入到我們的html頁面里面，就是下面這個html文件

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>Title</title>
 <link rel="stylesheet" href="test.css" rel="external nofollow" rel="external nofollow" >
 <link rel="icon" href="wechat.ico" rel="external nofollow" rel="external nofollow" rel="external nofollow" > 
</head>
<body>
<h1>姑娘，你好，我是Jaden，請問約嗎？嘻嘻~~</h1>
<img src="meinv.png" alt="" width="100" height="100"> 
<script src="test.js"></script>
</body>
</html>



<!--css文件內(nèi)容如下，名稱為test.css：　-->
 h1{
  background-color: green;
  color: white;
 }


<!-- js文件內(nèi)容如下，名稱為test.js：-->
 alert('這是我們第一個網(wǎng)頁');

二、返回靜態(tài)文件的高級web框架

import socket

sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1',8001))
sk.listen()

#首先瀏覽器相當于給我們發(fā)送了多個請求，一個是請求我們的html文件，而我們的html文件里面的引入文件的標簽又給我們這個網(wǎng)站發(fā)送了請求靜態(tài)文件的請求，所以我們要將建立連接的過程循環(huán)起來，才能接受多個請求，沒毛病
while 1:
 conn,addr = sk.accept()
 # while 1:
 from_b_msg = conn.recv(1024)
 str_msg = from_b_msg.decode('utf-8')
 #通過http協(xié)議我們知道，瀏覽器請求的時候，有一個請求內(nèi)容的路徑，通過對請求信息的分析，這個路徑我們在請求的所有請求信息中可以提煉出來，下面的path就是我們提煉出來的路徑
 path = str_msg.split('\r\n')[0].split(' ')[1]
 print('path>>>',path)
 conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok \r\n\r\n')
 #由于整個頁面需要html、css、js、圖片等一系列的文件，所以我們都需要給人家瀏覽器發(fā)送過去，瀏覽器才能有這些文件，才能很好的渲染你的頁面
 #根據(jù)不同的路徑來返回響應的內(nèi)容
 if path == '/': #返回html文件
  print(from_b_msg)
  with open('test.html','rb') as f:
  # with open('Python開發(fā).html','rb') as f:
   data = f.read()
  conn.send(data)
  conn.close()
 elif path == '/meinv.png': #返回圖片
  with open('meinv.png','rb') as f:
   pic_data = f.read()
  # conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok \r\n\r\n')
  conn.send(pic_data)
  conn.close()
 elif path == '/test.css': #返回css文件
  with open('test.css','rb') as f:
   css_data = f.read()
  conn.send(css_data)
  conn.close()

 elif path == '/wechat.ico':#返回頁面的ico圖標
  with open('wechat.ico','rb') as f:
   ico_data = f.read()
  conn.send(ico_data)
  conn.close()

 elif path == '/test.js': #返回js文件
  with open('test.js','rb') as f:
   js_data = f.read()
  conn.send(js_data)
  conn.close()

 #注意：上面每一個請求處理完之后，都有一個conn.close()是因為，HTTP協(xié)議是短鏈接的，一次請求對應一次響應，這個請求就結(jié)束了，所以我們需要寫上close，不然瀏覽器自己斷了，你自己寫的服務(wù)端沒有斷，就會出問題。

完全搞定了，自己通過socket已經(jīng)完全搞定了web項目，激動不，哈哈，我們再來完善一下

三、更高級版(函數(shù)+多線程版+動態(tài)獲取時間戳)web框架

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2019/7/12 17:11
# @Author : AnWen
import time
import socket
from threading import Thread

server = socket.socket()
server.bind(('127.0.0.1', 9000))
server.listen()


def html(conn):
 time_msg=str(time.time())
 with open('test.html', 'r',encoding='utf-8') as f:
  date = f.read()
 # 在網(wǎng)頁中定義好特殊符號，用動態(tài)的數(shù)據(jù)去替換提前定義好的特殊符號
 date=date.replace('%這是被替換字符串%',time_msg)
 date=date.encode('utf-8')
 conn.send(date)
 conn.close()


def css(conn):
 with open('test.css', 'rb') as f:
  date = f.read()
 conn.send(date)
 conn.close()


def js(conn):
 with open('test.js', 'rb') as f:
  date = f.read()
 conn.send(date)
 conn.close()


def ico(conn):
 with open('wechat.ico', 'rb') as f:
  date = f.read()
 conn.send(date)
 conn.close()


def jpg(conn):
 with open('window.jpg', 'rb') as f:
  date = f.read()
 conn.send(date)
 conn.close()

#定義一個路徑和執(zhí)行函數(shù)的對應關(guān)系，不再寫一堆的if判斷了
urlpatterns = [
 ('/', html),
 ('/test.css', css),
 ('/test.js', js),
 ('/wechat.ico', ico),
 ('/window.jpg', jpg)
]

while True:
 conn, addr = server.accept()
 request_str = conn.recv(1024).decode('utf-8')
 path = request_str.split('\r\n')[0].split(' ')[1]
 print(path)
 # 因為要遵循HTTP協(xié)議，所以回復的消息也要加狀態(tài)行
 conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok\r\n\r\n')
 #遍歷路徑和函數(shù)的對應關(guān)系列表，并開多線程高效的去執(zhí)行路徑對應的函數(shù)，
 for item in urlpatterns:
  if path==item[0]:
   t=Thread(target=item[1],args=(conn,))
   t.start()

四、wsgiref模塊版web框架

wsgiref模塊其實就是將整個請求信息給封裝了起來，就不需要你自己處理了，假如它將所有請求信息封裝成了一個叫做request的對象，那么你直接request.path就能獲取到用戶這次請求的路徑，request.method就能獲取到本次用戶請求的請求方式(get還是post)等，那這個模塊用起來，我們再寫web框架是不是就簡單了好多啊。

對于真實開發(fā)中的python web程序來說，一般會分為兩部分：服務(wù)器程序和應用程序。

服務(wù)器程序負責對socket服務(wù)器進行封裝，并在請求到來時，對請求的各種數(shù)據(jù)進行整理。

應用程序則負責具體的邏輯處理。為了方便應用程序的開發(fā)，就出現(xiàn)了眾多的Web框架，例如：Django、Flask、web.py 等。不同的框架有不同的開發(fā)方式，但是無論如何，開發(fā)出的應用程序都要和服務(wù)器程序配合，才能為用戶提供服務(wù)。

這樣，服務(wù)器程序就需要為不同的框架提供不同的支持。這樣混亂的局面無論對于服務(wù)器還是框架，都是不好的。對服務(wù)器來說，需要支持各種不同框架，對框架來說，只有支持它的服務(wù)器才能被開發(fā)出的應用使用。最簡單的Web應用就是先把HTML用文件保存好，用一個現(xiàn)成的HTTP服務(wù)器軟件，接收用戶請求，從文件中讀取HTML，返回。如果要動態(tài)生成HTML，就需要把上述步驟自己來實現(xiàn)。不過，接受HTTP請求、解析HTTP請求、發(fā)送HTTP響應都是苦力活，如果我們自己來寫這些底層代碼，還沒開始寫動態(tài)HTML呢，就得花個把月去讀HTTP規(guī)范。

正確的做法是底層代碼由專門的服務(wù)器軟件實現(xiàn)，我們用Python專注于生成HTML文檔。因為我們不希望接觸到TCP連接、HTTP原始請求和響應格式，所以，需要一個統(tǒng)一的接口協(xié)議來實現(xiàn)這樣的服務(wù)器軟件，讓我們專心用Python編寫Web業(yè)務(wù)。

這時候，標準化就變得尤為重要。我們可以設(shè)立一個標準，只要服務(wù)器程序支持這個標準，框架也支持這個標準，那么他們就可以配合使用。一旦標準確定，雙方各自實現(xiàn)。這樣，服務(wù)器可以支持更多支持標準的框架，框架也可以使用更多支持標準的服務(wù)器。

WSGI（Web Server Gateway Interface）就是一種規(guī)范，它定義了使用Python編寫的web應用程序與web服務(wù)器程序之間的接口格式，實現(xiàn)web應用程序與web服務(wù)器程序間的解耦。

常用的WSGI服務(wù)器有uwsgi、Gunicorn。而Python標準庫提供的獨立WSGI服務(wù)器叫wsgiref，Django開發(fā)環(huán)境用的就是這個模塊來做服務(wù)器。

好，接下來我們就看一下（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本身就是個web框架，提供了一些固定的功能（請求和響應信息的封裝，不需要我們自己寫原生的socket了也不需要咱們自己來完成請求信息的提取了，提取起來很方便）
#函數(shù)名字隨便起
def application(environ, start_response):
 '''
 :param environ: 是全部加工好的請求信息，加工成了一個字典，通過字典取值的方式就能拿到很多你想要拿到的信息
 :param start_response: 幫你封裝響應信息的（響應行和響應頭），注意下面的參數(shù)
 :return:
 '''
 start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html'),('k1','v1')])
 print(environ)
 print(environ['PATH_INFO']) #輸入地址127.0.0.1:8080，這個打印的是'/',輸入的是127.0.0.1:8080/index，打印結(jié)果是'/index'
 return [b'<h1>Hello, web!</h1>']

#和咱們學的socketserver那個模塊很像啊
httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, application)

print('Serving HTTP on port 8080...')
# 開始監(jiān)聽HTTP請求:
httpd.serve_forever()

來一個完整的web項目，我們需要連接數(shù)據(jù)庫了，所以先到mysql數(shù)據(jù)庫里面準備一些表和數(shù)據(jù)

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2019/7/12 18:33
# @Author : AnWen
import pymysql

conn = pymysql.connect(
 host='127.0.0.1',
 port=3306,
 user='root',
 password='123456',
 database='day53',
 charset='utf8',
)
cursor = conn.cursor(pymysql.cursors.DictCursor)
#創(chuàng)建表
sql = "create table userinfo(id int primary key auto_increment,name char(12),age int not null);"
cursor.execute(sql)
conn.commit()
cursor.close()
conn.close()

import pymysql
conn = pymysql.connect(
 host='127.0.0.1',
 port=3306,
 user='root',
 password='123456',
 database='day53',
 charset='utf8',
)
cursor = conn.cursor(pymysql.cursors.DictCursor)
#插入數(shù)據(jù)
sql = "insert into userinfo(name,age) values ('anwen',20);"
cursor.execute(sql)
conn.commit()
cursor.close()
conn.close()

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2019/7/12 18:55
# @Author : AnWen
import pymysql
def showdata():
 conn = pymysql.connect(
  host='127.0.0.1',
  port=3306,
  user='root',
  password='123456',
  database='day53',
  charset='utf8',
 )
 cursor = conn.cursor(pymysql.cursors.DictCursor)
 #查詢數(shù)據(jù)
 sql = 'select * from userinfo'
 cursor.execute(sql)
 data=cursor.fetchone()
 conn.close()
 conn.cursor()
 return data
# showdata()

wsgiref模塊版web框架

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2019/7/12 12:17
# @Author : AnWen
import time
from wsgiref.simple_server import make_server
from showdata import showdata


def html():
 #獲取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)
 userinfo_data=showdata()
 # {'id': 1, 'name': 'anwen', 'age': 20}
 with open('test.html', 'r', encoding='utf-8') as f:
  date = f.read()
 date = date.replace('%這是被替換字符串%', userinfo_data['name'])
 date = date.encode('utf-8')
 return date


def css():
 with open('test.css', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date


def js():
 with open('test.js', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date


def ico():
 with open('wechat.ico', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date


def jpg():
 with open('window.jpg', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date


urlpatterns = [
 ('/', html),
 ('/test.css', css),
 ('/test.js', js),
 ('/wechat.ico', ico),
 ('/window.jpg', jpg)
]


def application(environ, start_response):
 '''
  :param environ: 是全部加工好的請求信息，加工成了一個字典，通過字典取值的方式就能拿到很多你想要拿到的信息
  :param start_response: 幫你封裝響應信息的（響應行和響應頭），注意下面的參數(shù)
  :return:
  '''
 # print(environ)
 start_response('200 ok', [('k1', 'v1')])
 path = environ['PATH_INFO']
 for item in urlpatterns:
  if path == item[0]:
   ret = item[1]()
   break
 else:
  ret = '404 not found!'
 return [ret]


httpd = make_server('127.0.0.1', 9000, application)
print('Serving HTTP on port 9000...')
# 開始監(jiān)聽HTTP請求:
httpd.serve_forever()

# wsgiref本身就是個web框架，提供了一些固定的功能（請求和響應信息的封裝，不需要我們自己寫原生的socket了也不需要咱們自己來完成請求信息的提取了，提取起來很方便）

模板渲染JinJa2

上面的代碼實現(xiàn)了一個簡單的動態(tài)頁面(字符串替換)，我完全可以從數(shù)據(jù)庫中查詢數(shù)據(jù)，然后去替換我html中的對應內(nèi)容（專業(yè)名詞叫做模板渲染，你先渲染一下，再給瀏覽器進行渲染），然后再發(fā)送給瀏覽器完成渲染。

這個過程就相當于HTML模板渲染數(shù)據(jù)。本質(zhì)上就是HTML內(nèi)容中利用一些特殊的符號來替換要展示的數(shù)據(jù)。我這里用的特殊符號是我定義的，其實模板渲染有個現(xiàn)成的工具： jinja2　　

下載：

pip install jinja2

使用jinja2渲染index2.html文件

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
 <meta charset="UTF-8">
 <title>第一個Web框架</title>
 <link rel="stylesheet" href="test.css" rel="external nofollow" rel="external nofollow" >
 <link rel="icon" href="wechat.ico" rel="external nofollow" rel="external nofollow" rel="external nofollow" >
</head>
<body>
<h1>%這是被替換字符串%</h1>
<h1>{{userinfo}}</h1>
<!--<ul>-->
<!-- {% for k,v in userinfo.items() %}-->
<!--  <li>{{k}}&#45;&#45;{{v}}</li>-->
<!-- {% endfor %}-->
<!--</ul>-->
<ul>
 {% for k,v in userinfo.items() %}
  <li>{{v}}</li>
 {% endfor %}
</ul>

<h1>嘻嘻~~</h1>
<img src="window.jpg" alt="" width="100px" height="100px">
<script src="test.js"></script>
</body>
</html>

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2019/7/12 12:17
# @Author : AnWen
import time
from wsgiref.simple_server import make_server
from showdata import showdata
from jinja2 import Template

def html():
 userinfo_data=showdata()
 with open('6jinja2和wsgiref動態(tài)框架.html', 'r', encoding='utf-8') as f:
  date = f.read()
 # print(date)
 tem=Template(date) ## 生成模板文件
 print(userinfo_data) #{'id': 1, 'name': 'anwen', 'age': 20}
 date=tem.render({'userinfo':userinfo_data})
 #模板的原理就是字符串替換，我們只要在HTML頁面中遵循jinja2的語法規(guī)則寫上，其內(nèi)部就會按照指定的語法進行相應的替換，從而達到動態(tài)的返回內(nèi)容。

 date = date.encode('utf-8')
 return date
def css():
 with open('test.css', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date
def js():
 with open('test.js', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date
def ico():
 with open('wechat.ico', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date
def jpg():
 with open('window.jpg', 'rb') as f:
  date = f.read()
 return date

urlpatterns = [
 ('/', html),
 ('/test.css', css),
 ('/test.js', js),
 ('/wechat.ico', ico),
 ('/window.jpg', jpg)
]

def application(environ, start_response):
 '''
  :param environ: 是全部加工好的請求信息，加工成了一個字典，通過字典取值的方式就能拿到很多你想要拿到的信息
  :param start_response: 幫你封裝響應信息的（響應行和響應頭），注意下面的參數(shù)
  :return:
  '''
 # print(environ)
 ## 設(shè)置HTTP響應的狀態(tài)碼和頭信息
 start_response('200 ok', [('k1', 'v1')])
 path = environ['PATH_INFO']
 for item in urlpatterns:
  if path == item[0]:
   ret = item[1]()
   break
 else:
  ret = '404 not found!'
 return [ret]

httpd = make_server('127.0.0.1', 9000, application)
print('Serving HTTP on port 9000...')
httpd.serve_forever()

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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