引言

本文主要梳理了flask源碼中route的設(shè)計(jì)思路。

首先，從WSGI協(xié)議的角度介紹flask route的作用；

其次，詳細(xì)講解如何借助werkzeug庫(kù)的Map、Rule實(shí)現(xiàn)route；

最后，梳理了一次完整的http請(qǐng)求中route的完整流程。

flask route 設(shè)計(jì)思路

源碼版本說明

本文參考的是flask 0.5版本的代碼。

flask 0.1版本的代碼非常短，只有600多行，但是這個(gè)版本缺少blueprint機(jī)制。

因此，我參考的是0.5版本。

flask route示例

直接使用flask官方文檔中的例子

from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello World!'
@app.route('/post/')
def show_post(post_id):
    # show the post with the given id, the id is an integer
    return 'Post %d' % post_id
if __name__ == '__main__':
    app.run()

此例中，使用app.route裝飾器，完成了以下兩個(gè)url與處理函數(shù)的route:

{ 
    '/': hello_world, 
    '/post/' : show_post
}

這樣做的效果為：
當(dāng)http請(qǐng)求的url為'/'時(shí)，flask會(huì)調(diào)用hello_world函數(shù)；
當(dāng)http請(qǐng)求的url為'/post/<某整數(shù)值>'（例如/post/32）時(shí)，flask會(huì)調(diào)用show_post函數(shù)；

flask route的作用

從上面的示例中其實(shí)可以明白：flask route的作用就是建立url與處理函數(shù)的映射。

WSGI協(xié)議將處理請(qǐng)求的組件按照功能及調(diào)用關(guān)系分成了三種：server, middleware, application。

其中，server可以調(diào)用middleware和application，middleware可以調(diào)用application。

符合WSGI的框架對(duì)于一次http請(qǐng)求的完整處理過程為：

server讀取解析請(qǐng)求，生成environ和start_response，然后調(diào)用middleware；

middleware完成自己的處理部分后，可以繼續(xù)調(diào)用下一個(gè)middleware或application，形成一個(gè)完整的請(qǐng)求鏈；

application位于請(qǐng)求鏈的最后一級(jí)，其作用就是生成最終的響應(yīng)。

 http服務(wù)器（比如，nginx）--> WSGI server(比如gunicorn，SimpleHttpServer)-->middleware-->
 middleware--> ... -->application

如果接觸過Java Web 開發(fā)的人可能會(huì)立刻發(fā)現(xiàn)，這與servlet中的middleware機(jī)制是完全一致的。

特別重要的：

在上一小節(jié)的示例中app = Flask(__name__)創(chuàng)建了一個(gè)middleware，
而這個(gè)middleware的核心作用是進(jìn)行請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)（request dispatch）。

上面這句話非常重要，請(qǐng)?jiān)谛睦镏貜?fù)一百遍。
上面這句話非常重要，請(qǐng)?jiān)谛睦镏貜?fù)一百遍。
上面這句話非常重要，請(qǐng)?jiān)谛睦镏貜?fù)一百遍。

進(jìn)行請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)的前提就是能夠建立url與處理函數(shù)之間的映射關(guān)系，即route功能。
因此，在flask中，route是Flask類的一個(gè)裝飾器。

flask route的實(shí)現(xiàn)思路

通過上一小節(jié)，我們知道以下兩點(diǎn)：

• flask route 是url與處理函數(shù)的映射關(guān)系；
• 在http請(qǐng)求時(shí)，Flask這個(gè)middleware負(fù)責(zé)完成對(duì)url對(duì)應(yīng)的處理函數(shù)的調(diào)用；

那么，如果是我們自己來實(shí)現(xiàn)route，思路也很簡(jiǎn)單：

• 建立一個(gè)類Flask，這個(gè)類是一個(gè)middleware，并且有一個(gè)字典型的成員變量url_map；
• url_map = {url : function}
• 當(dāng)http請(qǐng)求時(shí)，進(jìn)行request dispatch：根據(jù)url，從url_map中找到function，然后調(diào)用function；
• 調(diào)用后續(xù)的middleware或application，并把function的結(jié)果傳遞下去。

flask的實(shí)現(xiàn)思路也是這樣的。

class Flask(object):
    def __init__(self):
        self.url_map = {}  # 此處定義保存url與處理函數(shù)的映射關(guān)系
    def __call__(self, environ, start_response):  # 根據(jù)WSGI協(xié)議，middleware必須是可調(diào)用對(duì)象
        self.dispatch_request(）    # Flask的核心功能 request dispatch
        return application(environ, start_response)  #最后調(diào)用下一級(jí)的application
    def route(self, rule):  # Flask使用裝飾器來完成url與處理函數(shù)的映射關(guān)系建立
        def decorator(f):   # 簡(jiǎn)單，侵入小，優(yōu)雅
            self.url_map[rule] = f
            return f
        return decorator
    def dispath_request(self):
        url = get_url_from_environ() #解析environ獲得url 
        return self.url_map[url]() #從url_map中找到對(duì)應(yīng)的處理函數(shù)，并調(diào)用

至此， 一個(gè)簡(jiǎn)單的Flaskmiddleware的骨架就完成了。
上面的Flask類主要功能包括：

• 符合WSGI協(xié)議的middleware：可被調(diào)用，并且可以調(diào)用application
• 能夠保存url與處理函數(shù)的映射信息
• 能夠根據(jù)url找到處理函數(shù)并調(diào)用（即，request dispatch）

當(dāng)然，在實(shí)際中，不可能這么簡(jiǎn)單，但是基本思路是一致的。

werkzeug庫(kù)中的Map與Rule在Flask中的應(yīng)用

需要指出，上面實(shí)現(xiàn)的最簡(jiǎn)單的Flask類還是有很多問題的。
比如，HTTP請(qǐng)求中相同的url，不同的請(qǐng)求方法，比如GET，POST如果對(duì)應(yīng)不同的處理函數(shù)，該如何處理？

flask使用了werkzeug庫(kù)中的Map和Rule來管理url與處理函數(shù)映射關(guān)系。

首先需要簡(jiǎn)單了解一下Map和Rule的作用：

在werkzeug中，Rule的主要作用是保存了一組url，endpoint，methods關(guān)系：

每個(gè)(url, endpoint, methods)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的Rule對(duì)象：

其實(shí)現(xiàn)如下：

class Rule(object):
    def __init__(self, url, endpoint, methods):
        self.rule = url
        self.endpoint = endpoint
        self.methods = methods

這里需要解釋一下endpoint：

前面說過：url與其處理函數(shù)可以使用一個(gè)字典來實(shí)現(xiàn)：{url: function}

flask在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，在中間加了一個(gè)中介endpoint，于是，url與處理函數(shù)的映射變成了這樣：

url-->endpoint-->function #一個(gè)url對(duì)應(yīng)一個(gè)endpoint，一個(gè)endpoint對(duì)應(yīng)一個(gè)function
{url: endpoint} # 保存url與endpoint之間的關(guān)系
{endpoint: function} #保存endpoint與function之間的關(guān)系

于是，剛才我們實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單的flask骨架中{url: function}的字典，就變成了{endpoint: function}，而{url: endpoint}這個(gè)映射關(guān)系就需要借助Map和Rule這兩個(gè)類來完成。

可以發(fā)現(xiàn)：endpoint就是url和處理函數(shù)映射關(guān)系中的一個(gè)中介，所以，它可以是任何可以用作字典鍵的值，比如字符串。

但是在實(shí)際使用中endpoint，一般endpoint均為字符串，并且默認(rèn)情況下：

• 如果是通過Flask.route裝飾器建立的映射關(guān)系，那么endpoint就是處理函數(shù)的函數(shù)名；
• 如果是通過blueprint建立的映射關(guān)系，那么endpoint是blueprint名.處理函數(shù)名；

因?yàn)?，每建立一個(gè)url-->endpoint-->function關(guān)系就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Rule對(duì)象，所以，會(huì)有很多Rule對(duì)象存在。
 

Map的作用則是保存所有Rule對(duì)象。

所以，一般情況下Map的用法如下：

    m = Map([
            Rule('/', endpoint='index'),
            Rule('/downloads/', endpoint='downloads/index'),
            Rule('/downloads/', endpoint='downloads/show')
           ])

在flask的源碼中

class Flask(object):
    def __init__(self):
        self.url_map = Map()  # url_map為保存所有Rule關(guān)系的容器Map
        self.view_functions = {} # view_functions保存endpoint-->function

• 成員變量url_map保存所有的(url, endpoint, method)關(guān)系
• 成員變量view_functions保存所有的{endpoint, function}關(guān)系

所以，對(duì)于一個(gè)url，只要能找到(url,endpoint,method)，就能根據(jù)endpoint找到對(duì)應(yīng)的function。

route的完整流程

首先，建立Flask對(duì)象：

app = Flask(__name__)

然后，建立url與function之間的映射關(guān)系：

@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello World!'

在裝飾器route中，創(chuàng)建(url, endpoint, method)和{endpoint: function}兩組映射關(guān)系：

if endpoint is None:
    endpoint = view_func.__name__ # 默認(rèn)使用響應(yīng)函數(shù)名作為endpoint
self.url_map.add(Rule(url, endpoint, method)) # 保存(url, endpoint, method)映射關(guān)系
self.view_functions[endpoint] = view_func  # 保存{endpoint: function}映射關(guān)系

這樣，就完成了對(duì)url和響應(yīng)函數(shù)的映射關(guān)系。

下一步，調(diào)用WSGI server響應(yīng)http請(qǐng)求，在文章開始的示例中使用：

app.run()

調(diào)用python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供的WSGI server，在實(shí)際使用時(shí)，可能是gunicorn或uwsgi。

不論server是什么，最終都會(huì)調(diào)用Flask.__call__函數(shù)。這個(gè)函數(shù)完成request dispatch的任務(wù)。

對(duì)于request dispatch而言，首先根據(jù)請(qǐng)求，解析environ，得到url，然后調(diào)用Map.match函數(shù)，這個(gè)函數(shù)會(huì)最終找到預(yù)先保存的(url, endpoint, method)映射，然后返回(endpoint, url請(qǐng)求參數(shù))，由于得到了endpoint,然后，可以從Flask.view_functions中直接取到對(duì)應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)，所以，可以直接進(jìn)行函數(shù)調(diào)用

self.view_functions[endpoint](url請(qǐng)求參數(shù))

至此，就完成了完整的route。

總結(jié)

flask的Flask類是WSGI的dispatch middleware；

Flask的url_map保存所有的(url, endpoint, method)映射關(guān)系；

Flask的view_functions保存所有的{endpoint: function}映射關(guān)系；

dispath request就是根據(jù)url找到endpoint，再根據(jù)endpoint找到function，最后調(diào)用function的過程

以上就是flask route對(duì)協(xié)議作用及設(shè)計(jì)思路的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于flask route協(xié)議設(shè)計(jì)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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