python模擬Django框架實例

更新時間：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框架實例，了解一個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)階段最好有一個簡單方便的開發(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

# 定義一個輸出 hello world 和環(huán)境變量的簡單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，返回的需要是一個迭代器，返回一個 list 就可以
 return ['\n'.join(content)]

# 構(gòu)造開發(fā)服務(wù)器對象，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)
# 啟動開發(fā)服務(wù)器
server.serve_forever()

執(zhí)行上面這個程序后，打開瀏覽器，訪問一個以 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

瀏覽器和web應(yīng)用之間使用的是http協(xié)議，它規(guī)定了請求和響應(yīng)的格式。
1、請求包(Http Request)
請求主要包括請求的方法，請求的URL，請求頭，請求體。
請求的方法http規(guī)定有GET, POST, PUT, DELETE，只不過通過瀏覽器發(fā)起的web請求一般只涉及GET和POST請求。
GET一般用來獲取服務(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請求。成功后需要進(jìn)行重定向。
從協(xié)議上看GET，HTTP請求最大的區(qū)別就是GET請求沒有請求體，而POST請求有。這就意味著可以通過POST請求
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
請求頭就是包含了請求包的描述信息。比如編碼，包長度等。
2、響應(yīng)包（Http Response）
http的響應(yīng)包的格式更簡單一些，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，大部分是頁面html代碼。
3、請求的生命周期
1. web服務(wù)器接收到原始的http請求后進(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數(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)用程序之間的一個古老的協(xié)議，在cgi協(xié)議中，
web服務(wù)器將http請求的各種信息放到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，同樣將請求包裝成一種key-value對，
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的字典對象來傳遞。
hello_app的第一個參數(shù)environ就是包含請求信息的字典對象，第二個參數(shù)是個函數(shù)，web應(yīng)用程序在輸出響應(yīng)內(nèi)容
前需要先調(diào)用它來輸出狀態(tài)碼和響應(yīng)頭。
處理web請求和響應(yīng)這里使用webob模塊來處理請求和響應(yīng)，需要安裝，這里首先要安裝setuptools模塊，一個包管理的工具，可以通過這個工具自動下載需要的軟件包，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這樣就會自動下載安裝。

簡單使用：

>>> # 導(dǎo)入 Request 對象

>>> from webob import Request

>>> environ = {}

>>> # 使用 Request 來包裝 environ 字典

>>> req = Request(environ)

使用一個Request類來包裝environ，然后通過Request對象的屬性和方法對environ進(jìn)行訪問。由于只有在一個web環(huán)境才能得到一個真實的environ字典，為了方便大家在shell中進(jìn)行測試，webob提供了一個模擬簡單web請求的方法:

也可以通過req查找其它有用的信息

同時也可以通過webob模塊中的Response對象來包裝響應(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

# 對請求和響應(yīng)進(jìn)行包裝
def wsgi_wrapper(environ, start_response):
 request = Request(environ)
 response = hello_app(request)
 # response 對象本身也實現(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，對象使用括號是什么意思。。。。
 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，可以把它設(shè)計成裝飾器的形式：

# -*- 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中寫上長串的html代碼。
python中的模板引擎主要有mako, genshi, jinjia等。
mako 主要特點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 的特點在于基于 xml，非常簡單易懂的模板語法，對于熱愛xhtml的朋友來說是很好的選擇，
同時也可以嵌入Python 代碼，實現(xiàn)一些復(fù)雜的展現(xiàn)邏輯；
jinja 和genshi 一樣擁有很簡單的模板語法，只是不依賴于 xml 的格式，同樣很適合設(shè)計人員直接進(jìn)行模板的制作，
同時也可以嵌入Python 代碼實現(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
簡單的模塊例子：

## -*- coding: utf-8 -*-
<html>
 <head>
 <title>簡單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，然后需要給模板對象傳遞data和name兩個參數(shù)，然后進(jìn)行渲染，就可以輸入html內(nèi)容

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

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

<html>
 <head>
 <title>簡單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hello_app程序進(jìn)行重構(gòu)：
1. 把 wsgi_wrapper 單獨放到通用模塊 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 給徹底獨立出來，形成單獨的模塊 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)庫進(jìn)行合作。
這里使用sqlalchemy，是一個 ORM （對象-關(guān)系映射）庫，提供Python對象與關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的映射。和Django的models
用法很像，也是可以通過python代碼來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表，并進(jìn)行操作。
sqlalchemy 還可以自動映射 Python 對象的繼承，可以實現(xiàn)eager loading、lazy loading，可以直接將 Model 映射到自定
義的 SQL 語句，支持n多的數(shù)據(jù)庫等等等等。可以說 sqlalchemy 既有不輸于 Hibernate 的強(qiáng)大功能，同時不失 Python
的簡潔優(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)庫引擎，這里我們直接使用 Python2.5 自帶的數(shù)據(jù)庫引擎：sqlite，
# 直接在當(dāng)前目錄下建立名為 data.db 的數(shù)據(jù)庫
engine = create_engine('sqlite:///data.db')
# sqlalchemy 中所有數(shù)據(jù)庫操作都要由某個session來進(jìn)行管理
# 關(guān)于 session 的詳細(xì)信息請參考：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 對象對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的表名
 __tablename__ = 't_dictionary'
 # 定義自動，參數(shù)含義分別為：數(shù)據(jù)庫字段名，字段類型，其他選項
 key = Column('key', String(255), primary_key=True)
 value = Column('value', String(255))

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

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

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

# 查詢數(shù)據(jù)庫中Dictionary對象對應(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)行兩遍就會報錯，為什么。。。因為插入數(shù)據(jù)庫的主鍵重復(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 對象
 dictionaries = session.query(Dictionary)
 # 然后根據(jù) Dictionary 對象的 key、value 屬性把列表轉(zhuǎn)換成一個字典
 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)計不同的 URL，客戶端請求這個 URL，web應(yīng)用程序再根據(jù)用戶請求的 URL 定位到具體功能并執(zhí)行之。
提供一個干凈的 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)計良好的 URL 一般都更短小精悍，對搜索引擎也更友好
使用selector模塊來處理url映射
下載地址http://pypi.python.org/pypi/selector，下載那個source文件進(jìn)行python setup.py install
首先把urls的配置單獨放到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 其實還可以進(jìn)一步簡化 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)
以上部分的實現(xiàn)，就是類似Django框架中的幾個主要的功能模塊，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助。

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