Web框架

Web框架本质

所有的Web应用本质上就是一个socket服务端，而用户的浏览器就是一个socket客户端，这样我们就可以自己实现Web框架了。

import socket

sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 80))
sk.listen(5)


while True:
    conn, addr = sk.accept()
    data = conn.recv(8096)
    conn.send(b"OK")
    conn.close()

可以说Web服务本质上都是在这十几行代码基础上扩展出来的。这段代码就是它们的祖宗。

用户的浏览器一输入网址，会给服务端发送数据，那浏览器会发送什么数据？怎么发？这个谁来定？

所以，必须有一个统一的规则，让大家发送消息、接收消息的时候有个格式依据，不能随便写。

这个规则就是HTTP协议，以后浏览器发送请求信息也好，服务器回复响应信息也罢，都要按照这个规则来。HTTP协议主要规定了客户端和服务器之间的通信格式。

响应头在浏览器的network窗口可以看到，我们看到的HTML页面内容就是响应体。本质上还是字符串，因为浏览器认识HTML，所以会渲染出页面。

每个HTTP请求和响应都遵循相同的格式，一个HTTP包含Header和Body两部分，其中Body是可选的。HTTP响应的Header中有一个Conent-Type表明响应的内容格式。如text/html表示HTML网页。

HTTP GET请求的格式：

GET /path HTTP/1.1
header1:v1\r\n
header2:v2\r\n

使用\r\n分隔多个header

HTTP POST请求格式：

POST /path HTTP/1.1
header1:v1\r\n
header2:v2\r\n
\r\n\r\n
请求体...

当遇到连续两个\r\n\r\n时，表示Header部分结束了，后面的数据是Body。

HTTP响应的格式：

200 OK
Header1:v1\r\n
Header2:v2\r\n
\r\n\r\n
响应体...

让我们的Web框架在给客户端回复响应的时候按照HTTP协议的规则加上响应头，这样我们就实现了一个正经的Web框架了。

import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.bind(('127.0.0.1', 8000))
sock.listen(5)

while True:
    conn, addr = sock.accept()
    data = conn.recv(8096)
    conn.send(b"HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n")
    conn.send(b"OK")
    conn.close()

上述通过socket来实现了其本质。

对于真实开发中的python  web程序来说，一般分为两部分：服务器程序和应用程序。

服务器程序负责对socket服务器进行封装，并在请求到来时，对请求的各种数据进行整理。

应用程序则负责具体的逻辑处理。为了方便应用程序的开发，就出现了众多的web框架，例如：Django、Flask、web.py等。不同的框架有不同的开发方式，但是无论如何，开发出的应用程序都要和服务器程序配合，才能为用户提供服务。、

这样，服务器程序就需要为不同的框架提供不同的支持。这样混乱的局面无论对于服务器还是框架都不友好。

这时候标准化就变得尤为重要。我们可以设立一个标准，只要服务器程序支持这个标准，框架也支持这个标准，那么他们就可以配合使用。一旦标准确定，双方各自实现。这样，服务器可以支持更多支持标准的框架，框架也可以使用更多支持标准的服务器。

WSGI（Web Server Gateway Interface）。而Python标准库提供的独立WSGI服务器叫wsgiref，Django开发环境用的就是这个模块来做服务器。

from wsgiref.simple_server import make_server


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8')])  # 设置HTTP响应的状态码和头信息
    return [bytes("<h1>Hello world!</h1>", encoding="utf8"),]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8000...")
    httpd.serve_forever()

让web服务根据用户请求的URL不同而返回不同的内容。

from wsgiref.simple_server import make_server


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])  # 设置HTTP响应的状态码和头信息
    url = environ['PATH_INFO']  # 取到用户输入的url
    if url == "/index/":
        return [bytes("<h1>这是index页面</h1>", encoding="utf8"), ]
    elif url == "/home/":
        return [bytes("<h1>这是home页面</h1>", encoding="utf8"), ]
    else:
        return [bytes("404没有该页面", encoding="utf8"), ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8000...")
    httpd.serve_forever()

更简单的解决办法：

from wsgiref.simple_server import make_server


def index():
    return [bytes("<h1>这是index页面</h1>", encoding="utf8"), ]


def home():
    return [bytes("<h1>这是home页面</h1>", encoding="utf8"), ]


# 定义一个url和函数的对应关系
URL_LIST = [
    ("/index/", index),
    ("/home/", home),
]


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])  # 设置HTTP响应的状态码和头信息
    url = environ['PATH_INFO']  # 取到用户输入的url
    func = None  # 将要执行的函数
    for i in URL_LIST:
        if i[0] == url:
            func = i[1]  # 去之前定义好的url列表里找url应该执行的函数
            break
    if func:  # 如果能找到要执行的函数
        return func()  # 返回函数的执行结果
    else:
        return [bytes("404没有该页面", encoding="utf8"), ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8000...")
    httpd.serve_forever()

返回给浏览器完事的HTML内容：

from wsgiref.simple_server import make_server


def index():
    with open("index.html", "rb") as f:
        data = f.read()
    return [data, ]


def home():
    with open("home.html", "rb") as f:
        data = f.read()
    return [data, ]


# 定义一个url和函数的对应关系
URL_LIST = [
    ("/index/", index),
    ("/home/", home),
]


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])  # 设置HTTP响应的状态码和头信息
    url = environ['PATH_INFO']  # 取到用户输入的url
    func = None  # 将要执行的函数
    for i in URL_LIST:
        if i[0] == url:
            func = i[1]  # 去之前定义好的url列表里找url应该执行的函数
            break
    if func:  # 如果能找到要执行的函数
        return func()  # 返回函数的执行结果
    else:
        return [bytes("404没有该页面", encoding="utf8"), ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8000...")
    httpd.serve_forever()

动态的返回内容，写一个字符串，然后替换：

from wsgiref.simple_server import make_server


def index():
    with open("index.html", "rb") as f:
        data = f.read()
    import time
    time_str = str(time.time())
    data_str = str(data, encoding="utf8")
    data_str = data_str.replace("@@a@@", time_str)
    return [bytes(data_str, encoding="utf8"), ]


def home():
    with open("home.html", "rb") as f:
        data = f.read()
    return [data, ]


# 定义一个url和函数的对应关系
URL_LIST = [
    ("/index/", index),
    ("/home/", home),
]


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])  # 设置HTTP响应的状态码和头信息
    url = environ['PATH_INFO']  # 取到用户输入的url
    func = None  # 将要执行的函数
    for i in URL_LIST:
        if i[0] == url:
            func = i[1]  # 去之前定义好的url列表里找url应该执行的函数
            break
    if func:  # 如果能找到要执行的函数
        return func()  # 返回函数的执行结果
    else:
        return [bytes("404没有该页面", encoding="utf8"), ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8000...")
    httpd.serve_forever()

这是一个简单的动态，完全可以从数据库中查询数据，然后去替换html中的对应内容，然后再发送给浏览器完成渲染。这个过程就相当于HTML模板渲染数据。本质上就是HTML内容中利用一些特殊的符号来替换要展示的数据。

模板渲染工具：jinja2

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="x-ua-compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <title>Title</title>
</head>
<body>
    <h1>姓名：{{name}}</h1>
    <h1>爱好：</h1>
    <ul>
        {% for hobby in hobby_list %}
        <li>{{hobby}}</li>
        {% endfor %}
    </ul>
</body>
</html>

使用jinja2渲染index2.html文件：

from wsgiref.simple_server import make_server
from jinja2 import Template


def index():
    with open("index2.html", "r") as f:
        data = f.read()
    template = Template(data)  # 生成模板文件
    ret = template.render({"name": "Alex", "hobby_list": ["烫头", "泡吧"]})  # 把数据填充到模板里面
    return [bytes(ret, encoding="utf8"), ]


def home():
    with open("home.html", "rb") as f:
        data = f.read()
    return [data, ]


# 定义一个url和函数的对应关系
URL_LIST = [
    ("/index/", index),
    ("/home/", home),
]


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])  # 设置HTTP响应的状态码和头信息
    url = environ['PATH_INFO']  # 取到用户输入的url
    func = None  # 将要执行的函数
    for i in URL_LIST:
        if i[0] == url:
            func = i[1]  # 去之前定义好的url列表里找url应该执行的函数
            break
    if func:  # 如果能找到要执行的函数
        return func()  # 返回函数的执行结果
    else:
        return [bytes("404没有该页面", encoding="utf8"), ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('', 8000, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8000...")
    httpd.serve_forever()

从数据库中查询数据，使用pymysql连接数据库：

conn = pymysql.connect(host="127.0.0.1", port=3306, user="root", passwd="xxx", db="xxx", charset="utf8")
cursor = conn.cursor(cursor=pymysql.cursors.DictCursor)
cursor.execute("select name, age, department_id from userinfo")
user_list = cursor.fetchall()
cursor.close()
conn.close()

测试的user表：

CREATE TABLE user(
  id int auto_increment PRIMARY KEY,
  name CHAR(10) NOT NULL,
  hobby CHAR(20) NOT NULL
)engine=innodb DEFAULT charset=UTF8;