前言

python 作為一種腳本語言, 已經逐漸大量用于 web 后臺開發(fā)中, 而基于 python 的 web 應用程序框架也越來越多, Bottle, Django, Flask 等等.

在一個 HTTP 請求到達服務器時, 服務器接收并調用 web 應用程序解析請求, 產生響應數據并返回給服務器. 這里涉及了兩個方面的東西: 服務器(server)和應用程序(application). 勢必要有一個合約要求服務器和應用程序都去遵守, 如此按照此合約開發(fā)的無論是服務器還是應用程序都會具有較大的普遍性. 而這就好像在計算機通信的早期, 各大公司都有屬于自己的通信協(xié)議, 如此只會讓市場雜亂無章, 寧愿只要一種通信協(xié)議.

而針對 python 的合約是 WSGI(Python Web Server Gateway Interface). 具體的規(guī)定見 PEP 333.

實習的時候一直使用 Django, 下面是結合 Django 學習 WSGI 的筆記.

application/應用程序

在應用程序一方面, 必須提供下面的方法:

def simple_app(environ, start_response):
  """可能是最簡單的處理了"""
  status = '200 OK'
  response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
  start_response(status, response_headers)
  return ['Hello world!\n'] # 返回結果必須可迭代

除了方法以外, 還可以用實現了 __call__ 的類實現.

它會被服務器調用, 在這里 environ 是一個字典, 包含了環(huán)境變量, REQUEST_METHOD,SCRIPT_NAME,QUERY_STRING 等; start_response 是一個回調函數, 會在 simple_app 中被調用, 主要用來開始響應 HTTP. start_response 原型大概是這樣:

def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
  ...
  return write # 返回這 write 函數 只是為了兼容之前的 web 框架, 新的框架根本用不到.

參數有 status 即狀態(tài)碼; response_headers HTTP 頭, 可以修改; exc_info 是與錯誤相關的信息, 在產生相應數據過程中可能發(fā)生錯誤, 這時需要更新 HTTP 頭部, 通過再次調用 start_response 可以實現. 因此更為詳盡的實現寫法可能是這種:

def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
  if exc_info:
     try:
       # do stuff w/exc_info here
     finally:
       exc_info = None  # Avoid circular ref.
  return write

Server/服務器

在服務器方面, 可以想象最簡單的工作就是調用 simple_app(), 然后向客戶端發(fā)送數據:

result = simple_app(environ, start_response) #名字不一定為 simple_app
try:
  for data in result:
    if data:  # don't send headers until body appears
      write(data)
  if not headers_sent:
    write('')  # send headers now if body was empty
finally:
  if hasattr(result, 'close'):
    result.close()

注意 WSGI 并沒有事無巨細規(guī)定 web 應用程序和服務器內部的工作方式, 只是是規(guī)定了它們之間連接的標準.

python wsgiref 模塊

下面看看 Django 是如何實現 WSGI 的. Django 其內部已經自帶了一個方便本地測試的小服務器, 所以在剛開始學習 Django 的時候并不需搭建 apache 或者 nginx 服務器. Django 自帶的服務器基于 python wsgiref 模塊實現, 它自帶的測試代碼:

# demo_app() 是 application
def demo_app(environ,start_response):
  from StringIO import StringIO
  stdout = StringIO()
  print >>stdout, "Hello world!"
  print >>stdout
  h = environ.items(); h.sort()
  for k,v in h:
    print >>stdout, k,'=', repr(v)
  start_response("200 OK", [('Content-Type','text/plain')])
  return [stdout.getvalue()]

def make_server(
  host, port, app, server_class=WSGIServer, handler_class=WSGIRequestHandler
):
  """Create a new WSGI server listening on `host` and `port` for `app`"""
  server = server_class((host, port), handler_class)
  server.set_app(app)
  return server

if __name__ == '__main__':
  httpd = make_server('', 8000, demo_app)
  sa = httpd.socket.getsockname()
  print "Serving HTTP on", sa[0], "port", sa[1], "..."
  import webbrowser
  webbrowser.open('http://localhost:8000/xyz?abc')
  httpd.handle_request() # serve one request, then exit

python 的庫有好多的工具, 這時可能因為需要的原因, 會生出好多的父類, 為了講明, 根據 wsgiref 模塊和它自帶的測試用例得出下面的 UML 圖(注意, 這只是 wsgiref, 沒有涉及 Django):

我讀完這些的時候已經暈了, 確實是里邊的繼承關系有些復雜. 因此, 簡要的概括了測試代碼的執(zhí)行關系:

• make_server() 中 WSGIServer 類已經作為服務器類, 負責接收請求, 調用 application 的處理, 返回相應;
• WSGIRequestHandler 作為請求處理類, 并已經配置在 WSGIServer 中;
• 接著還設置了 WSGIServer.application 屬性(set_app(app));
• 返回 server 實例.
• 接著打開瀏覽器, 即發(fā)起請求. 服務器實例 WSGIServer httpd 調用自身 handle_request() 函數處理請求. handle_request() 的工作流程如下:請求-->WSGIServer 收到-->調用 WSGIServer.handle_request()-->調用 _handle_request_noblock()-->調用 process_request()-->調用 finish_request()-->finish_request() 中實例化 WSGIRequestHandler-->實例化過程中會調用 handle()-->handle() 中實例化 ServerHandler-->調用 ServerHandler.run()-->run() 調用 application() 這才是真正的邏輯.-->run() 中在調用 ServerHandler.finish_response() 返回數據-->回到 process_request() 中調用 WSGIServer.shutdown_request() 關閉請求(其實什么也沒做)

ps: 明明 application 是 WSGIServer 的屬性, 為什么會在 ServerHandler 中調用? 因為在實例化 WSGIRequestHandler 的時候 WSGIServer 把自己搭進去了, 所以在 WSGIRequestHandler 中實例化 ServerHandler 時候可以通過 WSGIRequestHandler.server.get_app() 得到真正的 application.

總結

從上面可以得到, 啟動服務器的時候, 無論以什么方式都要給它傳遞一個 application(), 是一個函數也好, 一個實現了 __call__ 的類也好; 當請求到達服務器的時候, 服務器自會調用 application(), 從而得到相應數據. 至于, 對請求的數據如何相應, application() 中可以細化.

確實, 其中的調用鏈太過長, 這期間還沒有加入 HTTP 頭的分析(提取 Cookie等). 如果只為響應一個 "helloworld", 在 WSGIServer.finish_request() 中直接相應數據就好了, WSGIRequestHandler 和 ServerHandler 類可以直接省去, 而只需要你提供一個 application()! 但事實上, 并不只是相應 "helloworld" 那樣簡單...

關于 Django 中的 WSGI 如何, 下一節(jié)再說. Django 源碼剖析從這里開始! 我已經在 github 備份了 Django 源碼的注釋: Decode-Django, 有興趣的童鞋 fork 吧. 本文結合 python wsgiref, BaseHTTPServer.py, SocketServer.py 模塊源碼看更好.

以上就是本文的全部內容，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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