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python核心 - web开发

Web应用开发可以说是目前软件开发中最重要的部分。Web开发也经历了好几个阶段:静态Web页面、CGI、ASP/JSP/PHP、MVC。

目前,Web开发技术仍在快速发展中,异步开发、新的MVVM前端技术层出不穷。

Python的诞生历史比Web还要早,由于Python是一种解释型的脚本语言,开发效率高,所以非常适合用来做Web开发。

Python有上百种Web开发框架,有很多成熟的模板技术,选择Python开发Web应用,不但开发效率高,而且运行速度快。

WSGI接口

一个Web应用的本质就是

  1. 浏览器发送一个HTTP请求;
  2. 服务器收到请求,生成一个HTML文档;
  3. 服务器把HTML文档作为HTTP响应的Body发送给浏览器;
  4. 浏览器收到HTTP响应,从HTTP Body取出HTML文档并显示。

所以,最简单的Web应用就是先把HTML用文件保存好,用一个现成的HTTP服务器软件,接收用户请求,从文件中读取HTML返回。 Apache、Nginx、Lighttpd等这些常见的静态服务器就是干这件事情的。

如果要动态生成HTML,就需要把上述步骤自己来实现。不过,接受HTTP请求、解析HTTP请求、发送HTTP响应都是苦力活, 如果我们自己来写这些底层代码,还没开始写动态HTML呢,就得花个把月去读HTTP规范。

正确的做法是底层代码由专门的服务器软件实现,我们用Python专注于生成HTML文档。 因为我们不希望接触到TCP连接、HTTP原始请求和响应格式,所以,需要一个统一的接口,让我们专心用Python编写Web业务。

这个接口就是WSGI:Web Server Gateway Interface。

关于WSGI我有专门的文章讲解,这里就不重复了,感兴趣的可以去翻翻。

Web框架

其实一个Web App,就是写一个WSGI的处理函数,针对每个HTTP请求进行响应。 但是直接自己编写WSGI处理函数会显得非常繁琐,这里完全可以用框架代替我们做。

由于用Python开发一个Web框架十分容易,所以Python有上百个开源的Web框架。 这里我们先不讨论各种Web框架的优缺点,直接选择一个比较流行的Web框架——Flask来使用。

用Flask编写Web App比WSGI接口简单(这不是废话么,要是比WSGI还复杂,用框架干嘛?),我们先用pip安装Flask:

pip install flask

然后写一个app.py,处理3个URL,分别是:

  • GET /:首页,返回Home;
  • GET /signin:登录页,显示登录表单;
  • POST /signin:处理登录表单,显示登录结果。

注意上面,同一个URL/signin分别有GET和POST两种请求,映射到两个处理函数中。

Flask通过Python的装饰器在内部自动地把URL和函数给关联起来,所以,我们写出来的代码就像这样:

from flask import Flask
from flask import request

app = Flask(__name__)

@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def home():
    return '<h1>Home</h1>'

@app.route('/signin', methods=['GET'])
def signin_form():
    return '''<form action="/signin" method="post">
              <p><input name="username"></p>
              <p><input name="password" type="password"></p>
              <p><button type="submit">Sign In</button></p>
              </form>'''

@app.route('/signin', methods=['POST'])
def signin():
    # 需要从request对象读取表单内容:
    if request.form['username']=='admin' and request.form['password']=='password':
        return '<h3>Hello, admin!</h3>'
    return '<h3>Bad username or password.</h3>'

if __name__ == '__main__':
    app.run()

运行python app.py,Flask自带的Server在端口5000上监听, 打开浏览器,输入首页地址 http://localhost:5000/ 看看效果。

再在浏览器地址栏输入http://localhost:5000/signin,会显示登录表单。 输入预设的用户名admin和口令password,登录成功,输入其他就显示登陆失败。

实际的Web App应该拿到用户名和口令后,去数据库查询再比对,来判断用户是否能登录成功。

除了Flask,常见的Python Web框架还有:

  • Django:全能型Web框架;
  • web.py:一个小巧的Web框架;
  • Bottle:和Flask类似的Web框架;
  • Tornado:Facebook的开源异步Web框架。

有了Web框架,我们在编写Web应用时,注意力就从WSGI处理函数转移到URL+对应的处理函数,这样,编写Web App就更加简单了。

使用模板

在函数中返回一个包含HTML的字符串,简单的页面还可以, 但是,一些复杂的web应用成百上千个HTML页面,你确信能在Python的字符串中正确地写出来么?反正我是做不到。

有Web开发经验的同学都明白,Web App最复杂的部分就在HTML页面。HTML不仅要正确,还要通过CSS美化, 再加上复杂的JavaScript脚本来实现各种交互和动画效果。总之,生成HTML页面的难度很大。

由于在Python代码里拼字符串是不现实的,所以,模板技术出现了。

使用模板,我们需要预先准备一个HTML文档,这个HTML文档不是普通的HTML, 而是嵌入了一些变量和指令,然后,根据我们传入的数据,替换后,得到最终的HTML,发送给用户: 这就是传说中的MVC:Model-View-Controller,中文名“模型-视图-控制器”。

Python处理URL的函数就是C:Controller,Controller负责业务逻辑,比如检查用户名是否存在,取出用户信息等等;

包含变量@@ name @@的模板就是V:View,View负责显示逻辑,通过简单地替换一些变量,View最终输出的就是用户看到的HTML。

MVC中的Model在哪?Model是用来传给View的,这样View在替换变量的时候,就可以从Model中取出相应的数据。

上面的例子中,Model就是一个dict:{ 'name': 'Michael' }

现在,我们把上次直接输出字符串作为HTML的例子用高端大气上档次的MVC模式改写一下:

from flask import Flask, request, render_template

app = Flask(__name__)

@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def home():
    return render_template('home.html')

@app.route('/signin', methods=['GET'])
def signin_form():
    return render_template('form.html')

@app.route('/signin', methods=['POST'])
def signin():
    username = request.form['username']
    password = request.form['password']
    if username=='admin' and password=='password':
        return render_template('signin-ok.html', username=username)
    return render_template('form.html', message='Bad username or password', username=username)

if __name__ == '__main__':
    app.run()

Flask通过render_template()函数来实现模板的渲染。和Web框架类似, Python的模板也有很多种。Flask默认支持的模板是jinja2,所以我们先直接安装jinja2:

pip install jinja2

然后,开始编写jinja2首页模板: ` html home.html

Home

Home


用来显示登录表单的模板:
``` html form.html
<html>
<head>
  <title>Please Sign In</title>
</head>
<body>
  @% if message %@
  <p style="color:red">@@ message @@</p>
  @% endif %@
  <form action="/signin" method="post">
    <legend>Please sign in:</legend>
    <p><input name="username" placeholder="Username" value="@@ username @@"></p>
    <p><input name="password" placeholder="Password" type="password"></p>
    <p><button type="submit">Sign In</button></p>
  </form>
</body>
</html>

登录成功的模板: ` html signin-ok.html

Welcome, @@ username @@

Welcome, @@ username @@!

`

登录失败的模板呢?我们在form.html中加了一点条件判断,把form.html重用为登录失败的模板。

最后,一定要把模板放到正确的templates目录下,templates和app.py在同级目录下:

启动python app.py,看看使用模板的页面效果,不重复演示了

有了MVC,我们就分离了Python代码和HTML代码。HTML代码全部放到模板里,写起来更有效率。