python模擬Django框架實(shí)例

更新時(shí)間：2016年05月17日 14:29:36 作者：Senssic

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了python模擬Django框架實(shí)例，了解一個(gè)web框架需要的基本功能，感興趣的小伙伴們可以參考一下

一、python實(shí)現(xiàn)web服務(wù)器

web開發(fā)首先要有web服務(wù)器才行。比如apache，但是在開發(fā)階段最好有一個(gè)簡(jiǎn)單方便的開發(fā)服務(wù)器，
容易重啟進(jìn)行調(diào)試，等開發(fā)調(diào)試完畢后，再將代碼部署到成熟穩(wěn)定高效的web服務(wù)器。

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server

# 定義一個(gè)輸出 hello world 和環(huán)境變量的簡(jiǎn)單web應(yīng)用程序
def hello_app(environ, start_response):
 # 輸出 http 頭，text/plain 表示是純文本
 start_response('200 OK', [('Content-type','text/plain')])
 # 準(zhǔn)備輸出的內(nèi)容
 content = []
 content.append('Hello world')
 for key, value in environ.items():
  content.append('%s : %s' % (key, value))
 # 輸出，根據(jù) wsgi 協(xié)議，返回的需要是一個(gè)迭代器，返回一個(gè) list 就可以
 return ['\n'.join(content)]

# 構(gòu)造開發(fā)服務(wù)器對(duì)象，設(shè)置綁定的地址和端口，并把 hello world 應(yīng)用程序傳給他
server = simple_server.make_server('localhost', 8080, hello_app)
# 啟動(dòng)開發(fā)服務(wù)器
server.serve_forever()

執(zhí)行上面這個(gè)程序后，打開瀏覽器，訪問一個(gè)以 http://localhost:8080 開頭的網(wǎng)址即可看到 environ 所包含的內(nèi)容。

（截取一小部分）

二、基礎(chǔ)知識(shí)

瀏覽器和web應(yīng)用之間使用的是http協(xié)議，它規(guī)定了請(qǐng)求和響應(yīng)的格式。
1、請(qǐng)求包(Http Request)
請(qǐng)求主要包括請(qǐng)求的方法，請(qǐng)求的URL，請(qǐng)求頭，請(qǐng)求體。
請(qǐng)求的方法http規(guī)定有GET, POST, PUT, DELETE，只不過通過瀏覽器發(fā)起的web請(qǐng)求一般只涉及GET和POST請(qǐng)求。
GET一般用來(lái)獲取服務(wù)器內(nèi)容，POST類似修改內(nèi)容，PUT添加，DELETE刪除。
一般通過提交html的form表單發(fā)起POST請(qǐng)求。成功后需要進(jìn)行重定向。
從協(xié)議上看GET，HTTP請(qǐng)求最大的區(qū)別就是GET請(qǐng)求沒有請(qǐng)求體，而POST請(qǐng)求有。這就意味著可以通過POST請(qǐng)求
向服務(wù)器發(fā)送大量數(shù)據(jù)，如上傳文件等，當(dāng)然GET請(qǐng)求也可以通過URL本身以及其參數(shù)向服務(wù)器傳遞參數(shù)，比如
url?arg1=value&arg2=value
請(qǐng)求頭就是包含了請(qǐng)求包的描述信息。比如編碼，包長(zhǎng)度等。
2、響應(yīng)包（Http Response）
http的響應(yīng)包的格式更簡(jiǎn)單一些，包括狀態(tài)碼，響應(yīng)頭和響應(yīng)體，狀態(tài)碼表示該請(qǐng)求的結(jié)果，比如
200表示成功
404表示資源沒有找到
500表示服務(wù)器錯(cuò)誤
301表示資源已經(jīng)換了地址，客戶端需要跳轉(zhuǎn)。
響應(yīng)頭和請(qǐng)求頭類似，包括一些描述信息，響應(yīng)體一般就是輸出內(nèi)容了，大部分是頁(yè)面html代碼。
3、請(qǐng)求的生命周期
1. web服務(wù)器接收到原始的http請(qǐng)求后進(jìn)行一定程度的包裝再交給web應(yīng)用程序
2. web應(yīng)用程序處理后，再以一定的格式返回?cái)?shù)據(jù)給web服務(wù)器
3. web服務(wù)器再將數(shù)據(jù)包裝成http響應(yīng)包返回給瀏覽器。
4、關(guān)于cgi
cgi（common gateway interface）就是web服務(wù)器與web應(yīng)用程序之間的一個(gè)古老的協(xié)議，在cgi協(xié)議中，
web服務(wù)器將http請(qǐng)求的各種信息放到cgi應(yīng)用程序的環(huán)境變量中，cgi應(yīng)用程序再通過標(biāo)準(zhǔn)輸出，輸出它的響應(yīng)頭
和相應(yīng)內(nèi)容給web服務(wù)器。
上面用到的開發(fā)服務(wù)器與應(yīng)用程序之間所使用的協(xié)議叫做wsgi，它和cgi類似，同樣將請(qǐng)求包裝成一種key-value對(duì)，
只不過cgi通過環(huán)境變量傳給cgi應(yīng)用程序，而wsgi直接使用python的字典對(duì)象來(lái)傳遞。
hello_app的第一個(gè)參數(shù)environ就是包含請(qǐng)求信息的字典對(duì)象，第二個(gè)參數(shù)是個(gè)函數(shù)，web應(yīng)用程序在輸出響應(yīng)內(nèi)容
前需要先調(diào)用它來(lái)輸出狀態(tài)碼和響應(yīng)頭。
處理web請(qǐng)求和響應(yīng)這里使用webob模塊來(lái)處理請(qǐng)求和響應(yīng)，需要安裝，這里首先要安裝setuptools模塊，一個(gè)包管理的工具，可以通過這個(gè)工具自動(dòng)下載需要的軟件包，類似ubuntu的app-get。下面是地址：http://pypi.python.org/pypi/setuptools安裝結(jié)束，可以直接在命令行中輸入：easy_install webob這樣就會(huì)自動(dòng)下載安裝。

簡(jiǎn)單使用：

>>> # 導(dǎo)入 Request 對(duì)象

>>> from webob import Request

>>> environ = {}

>>> # 使用 Request 來(lái)包裝 environ 字典

>>> req = Request(environ)

使用一個(gè)Request類來(lái)包裝environ，然后通過Request對(duì)象的屬性和方法對(duì)environ進(jìn)行訪問。由于只有在一個(gè)web環(huán)境才能得到一個(gè)真實(shí)的environ字典，為了方便大家在shell中進(jìn)行測(cè)試，webob提供了一個(gè)模擬簡(jiǎn)單web請(qǐng)求的方法:

也可以通過req查找其它有用的信息

同時(shí)也可以通過webob模塊中的Response對(duì)象來(lái)包裝響應(yīng)信息。

下面使用webob模塊重寫之前的hello_app

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from webob import Request, Response


# 我們順便增加了一個(gè)功能，就是根據(jù)用戶在 URL 后面?zhèn)鬟f的參數(shù)
# 顯示相應(yīng)的內(nèi)容
def hello_app(request):
 content = []
 # 獲取 get 請(qǐng)求的參數(shù)
 content.append('Hello %s'%request.GET['name'])
 # 輸出所有 environ 變量
 for key, value in request.environ.items():
  content.append('%s : %s' % (key, value))

 response = Response(body='\n'.join(content))
 response.headers['content-type'] = 'text/plain'
 return response

# 對(duì)請(qǐng)求和響應(yīng)進(jìn)行包裝
def wsgi_wrapper(environ, start_response):
 request = Request(environ)
 response = hello_app(request)
 # response 對(duì)象本身也實(shí)現(xiàn)了與 wsgi 服務(wù)器之間通訊的協(xié)議，
 # 所以可以幫我們處理與web服務(wù)器之間的交互。
 # 這一句比較奇怪，對(duì)象使用括號(hào)是什么意思。。。。
 return response(environ, start_response)

server = simple_server.make_server('localhost', 8080, wsgi_wrapper)
server.serve_forever()

為了讓 wsgi_wrapper 更加通用一點(diǎn)，可以把它設(shè)計(jì)成裝飾器的形式：

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from webob import Request, Response

# 寫成裝飾器的 wsgi_wrapper
def wsgi_wrapper(func):
 def new_func(environ, start_response):
  request = Request(environ)
  response = func(request)
  return response(environ, start_response)
 new_func.__name__ = func.__name__
 new_func.__doc__ = func.__doc__
 return new_func

# 應(yīng)用程序
@wsgi_wrapper
def hello_app(request):
 content = []
 content.append('Hello %s'%request.GET['name'])
 for key, value in request.environ.items():
  content.append('%s : %s' % (key, value))

 response = Response(body='\n'.join(content))
 response.headers['content-type'] = 'text/plain'
 return response

server = simple_server.make_server('localhost', 8080, hello_app)
server.serve_forever()

三、模板
果然，還是需要用到模板，不能總是直接在Response中寫上長(zhǎng)串的html代碼。
python中的模板引擎主要有mako, genshi, jinjia等。
mako 主要特點(diǎn)在于模板里面可以比較方便的嵌入Python代碼，而且執(zhí)行效率一流；
genshi 的特點(diǎn)在于基于 xml，非常簡(jiǎn)單易懂的模板語(yǔ)法，對(duì)于熱愛xhtml的朋友來(lái)說是很好的選擇，
同時(shí)也可以嵌入Python 代碼，實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的展現(xiàn)邏輯；
jinja 和genshi 一樣擁有很簡(jiǎn)單的模板語(yǔ)法，只是不依賴于 xml 的格式，同樣很適合設(shè)計(jì)人員直接進(jìn)行模板的制作，
同時(shí)也可以嵌入Python 代碼實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的展現(xiàn)邏輯。

這里使用Mako，地址http://pypi.python.org/pypi/Mako，下載python setup.py install進(jìn)行安裝
簡(jiǎn)單的模塊例子：

## -*- coding: utf-8 -*-
<html>
 <head>
 <title>簡(jiǎn)單mako模板</title>
 </head>
 <body>
 <h5>Hello ${name}!</h5>
 <ul>
  % for key, value in data.items():
  <li>
  ${key} - ${value}
  <li>
  % endfor
 </ul>
 </body>
</html>

保存為simple.html文件，然后需要給模板對(duì)象傳遞data和name兩個(gè)參數(shù)，然后進(jìn)行渲染，就可以輸入html內(nèi)容

# -*- coding: utf-8 -*-
# 導(dǎo)入模板對(duì)象
from mako.template import Template
# 使用模板文件名構(gòu)造模板對(duì)象
tmpl = Template(filename='./simple.html', output_encoding='utf-8')
# 構(gòu)造一個(gè)簡(jiǎn)單的字典填充模板，并print出來(lái)
print tmpl.render(name='python', data = {'a':1, 'b':2})

保存為test_template.py文件，運(yùn)行就可以輸入內(nèi)容：
$ python test_template.py

<html>
 <head>
 <title>簡(jiǎn)單mako模板</title>
 </head>
 <body>
 <h5>Hello python!</h5>
 <ul>
  <li>
  a - 1
  <li>
  <li>
  b - 2
  <li>
 </ul>
 </body>
</html>

下面對(duì)hello_app程序進(jìn)行重構(gòu)：
1. 把 wsgi_wrapper 單獨(dú)放到通用模塊 utils.py：

# -*- coding: utf-8 -*-
from webob import Request

def wsgi_wrapper(func):
 def new_func(environ, start_response):
  request = Request(environ)
  response = func(request)
  return response(environ, start_response)
 new_func.__name__ = func.__name__
 new_func.__doc__ = func.__doc__
 return new_func

2. 把 hello_app 給徹底獨(dú)立出來(lái)，形成單獨(dú)的模塊 controller.py ：

# -*- coding: utf-8 -*-
from utils import wsgi_wrapper
from webob import Response
from mako import Template

# 整合了模板功能的 hello_app
@wsgi_wrapper
def hello_app(request):
 tmpl = Template(filename='./simple.html', output_encoding='utf-8')
 content = tmpl.render(name=request.GET['name'], data=request.environ)
 return Response(body=content)

3. 這樣 main.py 就變成這樣了：

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from controller import hello_app

server = simple_server.make_server('localhost', 8080, hello_app)
server.serve_forever()

四、ORM(Object Relation Mapping，對(duì)象關(guān)系映射)
終于也要這一步了，作為web應(yīng)用，還是需要與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行合作。
這里使用sqlalchemy，是一個(gè) ORM （對(duì)象-關(guān)系映射）庫(kù)，提供Python對(duì)象與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間的映射。和Django的models
用法很像，也是可以通過python代碼來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)表，并進(jìn)行操作。
sqlalchemy 還可以自動(dòng)映射 Python 對(duì)象的繼承，可以實(shí)現(xiàn)eager loading、lazy loading，可以直接將 Model 映射到自定
義的 SQL 語(yǔ)句，支持n多的數(shù)據(jù)庫(kù)等等等等。可以說 sqlalchemy 既有不輸于 Hibernate 的強(qiáng)大功能，同時(shí)不失 Python
的簡(jiǎn)潔優(yōu)雅。
使用方法：

# -*- coding: utf-8 -*-
from sqlalchemy import *
from sqlalchemy.orm import sessionmaker, scoped_session
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base

# 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，這里我們直接使用 Python2.5 自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎：sqlite，
# 直接在當(dāng)前目錄下建立名為 data.db 的數(shù)據(jù)庫(kù)
engine = create_engine('sqlite:///data.db')
# sqlalchemy 中所有數(shù)據(jù)庫(kù)操作都要由某個(gè)session來(lái)進(jìn)行管理
# 關(guān)于 session 的詳細(xì)信息請(qǐng)參考：http://www.sqlalchemy.org/docs/05/session.html
Session = scoped_session(sessionmaker(autocommit=False, autoflush=False, bind=engine))
Base = declarative_base()

class Dictionary(Base):
 # Python 對(duì)象對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的表名
 __tablename__ = 't_dictionary'
 # 定義自動(dòng)，參數(shù)含義分別為：數(shù)據(jù)庫(kù)字段名，字段類型，其他選項(xiàng)
 key = Column('key', String(255), primary_key=True)
 value = Column('value', String(255))

# 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)
Base.metadata.create_all(engine)

session = Session()
for item in ['python','ruby','java']:
 # 構(gòu)造一個(gè)對(duì)象
 dictionary = Dictionary(key=item, value=item.upper())
 # 告訴 sqlalchemy ，將該對(duì)象加到數(shù)據(jù)庫(kù)
 session.add(dictionary)

# 提交session，在這里才真正執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，添加三條記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)
session.commit()

# 查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中Dictionary對(duì)象對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)
for dictionary in session.query(Dictionary):
 print dictionary.key, dictionary.value

上面的代碼你執(zhí)行兩遍就會(huì)報(bào)錯(cuò)，為什么。。。因?yàn)椴迦霐?shù)據(jù)庫(kù)的主鍵重復(fù)了。。。。
這樣就可以整合到之前的controller.py文件中

# -*- coding: utf-8 -*-
from utils import wsgi_wrapper
from webob import Response
from mako.template import Template
# 導(dǎo)入公用的 model 模塊
from model import Session, Dictionary

@wsgi_wrapper
def hello_app(request):
 session = Session()
 # 查詢到所有 Dictionary 對(duì)象
 dictionaries = session.query(Dictionary)
 # 然后根據(jù) Dictionary 對(duì)象的 key、value 屬性把列表轉(zhuǎn)換成一個(gè)字典
 data = dict([(dictionary.key, dictionary.value) for dictionary in dictionaries])

 tmpl = Template(filename='./simple.html', output_encoding='utf-8')
 content = tmpl.render(name=request.GET['name'], data=data)
 return Response(body=content)

五、URL分發(fā)控制
給不同的資源設(shè)計(jì)不同的 URL，客戶端請(qǐng)求這個(gè) URL，web應(yīng)用程序再根據(jù)用戶請(qǐng)求的 URL 定位到具體功能并執(zhí)行之。
提供一個(gè)干凈的 URL 有很多好處：
1. 可讀性，通過 URL 就可以大概了解其提供什么功能
2. 用戶容易記住也方便直接輸入
3.設(shè)計(jì)良好的 URL 一般都更短小精悍，對(duì)搜索引擎也更友好
使用selector模塊來(lái)處理url映射
下載地址http://pypi.python.org/pypi/selector，下載那個(gè)source文件進(jìn)行python setup.py install
首先把urls的配置單獨(dú)放到urls.py中

# -*- coding: utf-8 -*-
from controller import hello_app
mappings = [('/hello/{name}', {'GET':hello_app})]

修改main.py

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from urls import mappings
from selector import Selector

# 構(gòu)建 url 分發(fā)器
app = Selector(mappings)
server = simple_server.make_server('localhost', 8080, app)
server.serve_forever()

然后，在 hello_app 中就可以通過 environ['wsgiorg.routing_args'] 獲取到 name 參數(shù)了，
不過在 wsgi_wrapper 其實(shí)還可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化 hello_app 的工作：直接把解析得到的參數(shù)
當(dāng)作函數(shù)參數(shù)傳過去！修改 utils.py：

from webob import Request

def wsgi_wrapper(func):
 def new_func(environ, start_response):
  request = Request(environ)
  position_args, keyword_args = environ.get('wsgiorg.routing_args', ((), {}))
  response = func(request, *position_args, **keyword_args)
  return response(environ, start_response)
 new_func.__name__ = func.__name__
 new_func.__doc__ = func.__doc__
 return new_func

那 hello_app 就可以改成這樣了：

...
@wsgi_wrapper
def hello_app(request, name=''):
 ...
 content = tmpl.render(name=name, data=data)
 return Response(body=content)
執(zhí)行main.py，訪問http://localhost:8080/hello/Python

總結(jié)
以上部分的實(shí)現(xiàn)，就是類似Django框架中的幾個(gè)主要的功能模塊，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助。

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