Django组件 - Django请求生命周期，中间件

一、Django请求生命周期

　　在学习中间件之前，先了解一下Django的请求生命周期，如下图：

　　

 　　1）client代表浏览器，浏览器内部为我们封装了socket，Django的WSGI模块也封装了socket；分析：

　　2）当用户在浏览器中输入url时，浏览器会生成请求头和请求体发给服务端，请求头和请求体中会包含浏览器的动作（action），这个动作通常为get或者post，体现在url之中；

　　3）请求到达Django服务器后，首先，WSGI根据http请求协议进行解包并将请求信息封装到HttpRequest对象中；

　　4）再依次经过Django的中间件的process_request方法（Django自带7个中间件，每个中间件都是一个类，类中一定有一个process_request方法）；

　　5）然后通过url控制器分发后，执行对应的视图函数，视图函数中可以根据请求查询相应的数据，得到的数据可以再传给模板，经过render方法渲染后返回；

　　6）返回时再依次经过中间件的process_response方法；

　　7）再经过WSGI模块，WSGI将按照http协议响应格式封装响应信息，最后返回给客户端（浏览器）；

　　8）客户端浏览器接收到返回的数据，经过渲染后显示给用户；

二、中间件的概念

　　中间件，顾名思义，是介于request与response处理之间的一道处理过程，相对比较轻量级，并且在全局上改变django的输入与输出。因为改变的是全局，所以需要谨慎实用，用不好会影响到性能。

　　 如果你想修改请求，例如被传送view中的HttpRequest对象。或者你想修改view返回的HttpResponse对象，这些都可以通过中间件（middleware）来实现。可能你还想在view执行之前做一些操作，这种情况就可以用 middleware来实现。

　　 Django默认的Middleware：

MIDDLEWARE = [
        'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
        'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
        'django.middleware.common.CommonMiddleware',
        'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
        'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
        'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
        'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
　　]

 

　　       每一个中间件都有具体的功能。

三、自定义中间件

       中间件中一共有四个方法：

            process_request

　　　　process_view

　　　　process_exception

　　　　process_response

1、process_request，process_response

　　当用户发起请求的时候会依次经过所有的中间件，这个时候是执行process_request,最后到达views的函数中，views函数处理后，再依次穿过中间件，这个时候是process_response,最后返回给请求者。

　　上述截图中的中间件都是django自带的，我们也可以自己定义一个中间件，即自己写一个类，但是必须继承MiddlewareMixin。
　　需导入：from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin

　　在views.py:

　　def index(request):
　　　　print("view函数...")
　　　　return HttpResponse("OK")

 

       在 Mymiddlewares.py：

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin
　　from django.shortcuts import HttpResponse

　　class Md1(MiddlewareMixin):
　　　　def process_request(self,request):
　　　　　　print("Md1请求")
　　　　　　# return HttpResponse("Md1中断")
　　　　def process_response(self,request,response):
　　　　　　print("Md1返回")
　　　　　　return response

　　class Md2(MiddlewareMixin):
　　　　def process_request(self,request):
　　　　　　print("Md2请求")
                
　　　　def process_response(self,request,response):
　　　　　　print("Md2返回")
　　　　　　return response

 

　　打印结果：

　　Md1请求
　　Md2请求
　　view函数...
　　Md2返回
　　Md1返回

 

       注意：如果当请求到达Md1的时候直接不符合条件返回，即return HttpResponse("Md1中断")，程序将把请求直接发给中间件1返回，然后依次返回到请求者，结果如下： 　　

　　Md1请求
　　Md1返回

 

　　流程图如下：

2、process_view

　　process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs)

　　Mymiddlewares.py修改如下：

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin
　　　　 from django.shortcuts import HttpResponse

        class Md1(MiddlewareMixin):
            def process_request(self,request):
                print("Md1请求")
                # return HttpResponse("Md1中断")
            def process_response(self,request,response):
                print("Md1返回")
                return response
            def process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs):
                print("Md1view")

        class Md2(MiddlewareMixin):
            def process_request(self,request):
                print("Md2请求")
                # return HttpResponse("Md2中断")
            def process_response(self,request,response):
                print("Md2返回")
                return response
            def process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs):
                print("Md2view")

       打印结果如下：

　　Md1请求
　　Md2请求
　　Md1view
　　Md2view
　　view函数...
　　Md2返回
　　Md1返回

 

 　　分析上面的过程，如下面流程图：

　　当最后一个中间的process_request到达路由关系映射之后，返回到中间件1的process_view，然后依次往下，到达views函数，最后通过process_response依次返回到达用户。

class Md1(MiddlewareMixin):
            def process_request(self,request):
                print("Md1请求")
            def process_response(self,request,response):
                print("Md1返回")
                return response
            def process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs):
                print("callback ") # 访问index时打印<function index at 0x0000000003EF48C8>
                # 说明callback就是当前请求url对应的视图函数名
                response = callback(request,*callback_args,**callback_kwargs)
                return response

 

　　注意：process_view如果有返回值，会越过其他的process_view以及视图函数，但是所有的process_response都还会执行。

3、process_exception

    process_exception(self, request, exception)

 

　　流程图如下：

　　

Mymiddlewares.py修改如下：

class Md1(MiddlewareMixin):
            def process_request(self,request):
                print("Md1请求")
            def process_response(self,request,response):
                print("Md1返回")
                return response
            def process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs):
                # response=callback(request,*callback_args,**callback_kwargs)
                # return response
                print("md1 process_view...")
            def process_exception(self,request, exception):
                print("md1 process_exception...")

        class Md2(MiddlewareMixin):
            def process_request(self,request):
                print("Md2请求")
            def process_response(self,request,response):
                print("Md2返回")
                return response
            def process_view(self, request, callback, callback_args, callback_kwargs):
                print("md2 process_view...")
            def process_exception(self, request, exception):
                print("md2 process_exception...")
                return HttpResponse(exception)

 

 当视图函数出现错误时，打印结果如下（页面接收到错误类型）：

   　　Md1请求
　　　　Md2请求
　　　　md1 process_view...
　　　　md2 process_view...
　　　　view函数...
　　　　md2 process_exception...
　　　　Md2返回
　　　　Md1返回        

四、应用案例

1、做IP访问频率限制

       某些IP访问服务器的频率过高，进行拦截，比如限制每分钟不能超过100次。

import datetime

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin
from django.shortcuts import HttpResponse

from app01.models import UserIP, VisitDatetime, BlockIp


# 检测单个IP访问频率
class CheckVisitMiddleware(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        # 获取用户请求Ip
        ip = request.META.get('REMOTE_ADDR')
        # 获取当前时间
        vdatetime = datetime.datetime.now()
        # 查询IP是否在黑名单中
        block_obj = BlockIp.objects.filter(ip=ip)
        if block_obj:
            block_obj_datatime = block_obj.values('block_date').first().get('block_date')
            # 封禁时间小于当前时间则解除访问限制
            if block_obj_datatime < vdatetime:
                VisitDatetime.objects.filter(userip=ip).delete()
                block_obj.delete()
                return None
            # 否则限制访问
            return HttpResponse('你的访问过于频繁，以对你的访问进行限制，请在%s后再次访问！' % block_obj_datatime)

        # 当前时间往前推两分钟
        pre_time = datetime.datetime.now() - datetime.timedelta(minutes=2)
        try:
            UserIP.objects.create(ip=ip)
        except Exception as e:
            pass
        # 记录当前访问IP及时间
        VisitDatetime.objects.create(userip_id=ip, date_time=vdatetime)
        # 查询当前IP两分钟内访问的次数
        counter = VisitDatetime.objects.filter(date_time__gt=pre_time, userip_id=ip).count()
        # 触发限制访问次数上限
        block_counter = 100
        if counter > block_counter:
            feed = 50
            feed_time = (datetime.datetime.now() + datetime.timedelta(seconds=feed)).strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
            # 限制访问50S
            BlockIp.objects.create(ip=ip, block_date=feed_time)

model.py

class UserIP(models.Model):
    ip = models.CharField(max_length=32, unique=True)


class VisitDatetime(models.Model):
    date_time = models.DateTimeField()
    userip = models.ForeignKey(to='UserIP', to_field='ip', on_delete=models.CASCADE)

    def __str__(self):
        return str(self.date_time)


class BlockIp(models.Model):
    ip = models.CharField(max_length=32, unique=True)
    block_date = models.DateTimeField()

此处测试使用的是mysql存储登录IP数据，可用redis或者其他缓存数据库 

 

2、URL访问过滤

       如果用户访问的是login视图（放过）；

       如果访问其他视图，需要检测是不是有session认证，已经有了放行，没有返回login，这样就省得在多个视图函数上写装饰器了！

import re
from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin
from django.conf import settings
from django.shortcuts import redirect, reverse


# 验证用户是否登录中间件
class AuthUserMiddleware(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        current_path = request.path
        for url in settings.URL_WHITE_LIST:
            if re.match(url, current_path):
                return None

        if not request.user.is_authenticated:
            return redirect('{}?next={}'.format(reverse('login'), current_path))

 

setting.py

# 路由白名单
URL_WHITE_LIST = [
    r'^/login/$',
    r'^/register/$',
    r'^/admin/.*',
    r'^/get_valid_code/',
    r'^/$',
    r'^/sign_out/$',
]

五、源码试读

作为延伸扩展内容，建议你可以尝试着读一读下面两个django自带的中间件：

　　'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
　　'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',