Web框架本质及浅谈HTTP协议

Web框架本质

我们可以这样理解：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。

半成品自定义web框架

import socket

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

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？ 你这个网站是这个规定，他那个网站按照他那个规定，这互联网还能玩么？

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，那HTTP协议是怎么规定消息格式的呢？

让我们首先打印下我们在服务端接收到的消息是什么。

import socket

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

while True:
    conn, addr = sk.accept()
    data = conn.recv(8096)
    print(data)  # 将浏览器发来的消息打印出来
    conn.send(b"OK")
    conn.close()

输出：

b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1:8080\r\nConnection: keep-alive\r\nUpgrade-Insecure-Requests:
 1\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko)
Chrome/64.0.3282.186 Safari/537.36\r\nAccept:
text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8\r\nDNT:
1\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate, br\r\nAccept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\nCookie: csrftoken=RKBXh1d3M97iz03Rpbojx1bR6mhHudhyX5PszUxxG3bOEwh1lxFpGOgWN93ZH3zv\r\n\r\n'

然后我们再看一下我们访问博客园官网时浏览器收到的响应信息是什么。

响应相关信息可以在浏览器调试窗口的network标签页中看到。

点击view source之后显示如下图：

我们发现收发的消息需要按照一定的格式来，这里就需要了解一下HTTP协议了。

HTTP协议

HTTP协议对收发消息的格式要求

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 Content-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：

HTTP响应的格式：

处女版自定义web框架

经过上面的了解，我们知道了要想让我们自己写的web server端正经起来，必须要让我们的Web server在给客户端回复消息的时候按照HTTP协议的规则加上响应状态行，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()

while True:
    conn, addr = sock.accept()
    data = conn.recv(8096)
    # 给回复的消息加上响应状态行
    conn.send(b"HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n")
    conn.send(b"OK")
    conn.close()

我们通过十几行代码简单地演示了web 框架的本质。

接下来就让我们继续完善我们的自定义web框架吧！

根据不同的路径返回不同的内容

这样就结束了吗？ 如何让我们的Web服务根据用户请求的URL不同而返回不同的内容呢？

小事一桩，我们可以从请求相关数据里面拿到请求URL的路径，然后拿路径做一个判断...

"""
根据URL中不同的路径返回不同的内容
"""

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 8080))  # 绑定IP和端口
sk.listen()  # 监听

while 1:
    # 等待连接
    conn, add = sk.accept()
    data = conn.recv(8096)  # 接收客户端发来的消息
    # 从data中取到路径
    data = str(data, encoding="utf8")  # 把收到的字节类型的数据转换成字符串
    # 按\r\n分割
    data1 = data.split("\r\n")[0]
    url = data1.split()[1]  # url是我们从浏览器发过来的消息中分离出的访问路径
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')  # 因为要遵循HTTP协议，所以回复的消息也要加状态行
    # 根据不同的路径返回不同内容
    if url == "/index/":
        response = b"index"
    elif url == "/home/":
        response = b"home"
    else:
        response = b"404 not found!"

    conn.send(response)
    conn.close()

根据不同的路径返回不同的内容--函数版

上面的代码解决了不同URL路径返回不同内容的需求。

但是问题又来了，如果有很多很多路径要判断怎么办？难道要挨个写if判断？ 当然不用，我们有更聪明的办法

"""
根据URL中不同的路径返回不同的内容--函数版
"""

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 8080))  # 绑定IP和端口
sk.listen()  # 监听

# 将返回不同的内容部分封装成函数
def index(url):
    s = "这是{}页面！".format(url)
    return bytes(s, encoding="utf8")

def home(url):
    s = "这是{}页面！".format(url)
    return bytes(s, encoding="utf8")

while 1:
    # 等待连接
    conn, add = sk.accept()
    data = conn.recv(8096)  # 接收客户端发来的消息
    # 从data中取到路径
    data = str(data, encoding="utf8")  # 把收到的字节类型的数据转换成字符串
    # 按\r\n分割
    data1 = data.split("\r\n")[0]
    url = data1.split()[1]  # url是我们从浏览器发过来的消息中分离出的访问路径
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')  # 因为要遵循HTTP协议，所以回复的消息也要加状态行
    # 根据不同的路径返回不同内容，response是具体的响应体
    if url == "/index/":
        response = index(url)
    elif url == "/home/":
        response = home(url)
    else:
        response = b"404 not found!"

    conn.send(response)
    conn.close()

根据不同的路径返回不同的内容--函数进阶版

看起来上面的代码还是要挨个写if判断，怎么办？我们还是有办法！（只要思想不滑坡，方法总比问题多！）

"""
根据URL中不同的路径返回不同的内容--函数进阶版
"""

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 8080))  # 绑定IP和端口
sk.listen()  # 监听

# 将返回不同的内容部分封装成函数
def index(url):
    s = "这是{}页面！".format(url)
    return bytes(s, encoding="utf8")

def home(url):
    s = "这是{}页面！".format(url)
    return bytes(s, encoding="utf8")

# 定义一个url和实际要执行的函数的对应关系
list1 = [
    ("/index/", index),
    ("/home/", home),
]

while 1:
    # 等待连接
    conn, add = sk.accept()
    data = conn.recv(8096)  # 接收客户端发来的消息
    # 从data中取到路径
    data = str(data, encoding="utf8")  # 把收到的字节类型的数据转换成字符串
    # 按\r\n分割
    data1 = data.split("\r\n")[0]
    url = data1.split()[1]  # url是我们从浏览器发过来的消息中分离出的访问路径
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')  # 因为要遵循HTTP协议，所以回复的消息也要加状态行
    # 根据不同的路径返回不同内容
    func = None  # 定义一个保存将要执行的函数名的变量
    for i in list1:
        if i[0] == url:
            func = i[1]
            break
    if func:
        response = func(url)
    else:
        response = b"404 not found!"

    # 返回具体的响应消息
    conn.send(response)
    conn.close()

返回具体的HTML文件

完美解决了不同URL返回不同内容的问题。 但是我不想仅仅返回几个字符串，我想给浏览器返回完整的HTML内容，这又该怎么办呢？

没问题，不管是什么内容，最后都是转换成字节数据发送出去的。 我们可以打开HTML文件，读取出它内部的二进制数据，然后再发送给浏览器。

"""
根据URL中不同的路径返回不同的内容--函数进阶版
返回独立的HTML页面
"""

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 8080))  # 绑定IP和端口
sk.listen()  # 监听

# 将返回不同的内容部分封装成函数
def index(url):
    # 读取index.html页面的内容
    with open("index.html", "r", encoding="utf8") as f:
        s = f.read()
    # 返回字节数据
    return bytes(s, encoding="utf8")

def home(url):
    with open("home.html", "r", encoding="utf8") as f:
        s = f.read()
    return bytes(s, encoding="utf8")

# 定义一个url和实际要执行的函数的对应关系
list1 = [
    ("/index/", index),
    ("/home/", home),
]

while 1:
    # 等待连接
    conn, add = sk.accept()
    data = conn.recv(8096)  # 接收客户端发来的消息
    # 从data中取到路径
    data = str(data, encoding="utf8")  # 把收到的字节类型的数据转换成字符串
    # 按\r\n分割
    data1 = data.split("\r\n")[0]
    url = data1.split()[1]  # url是我们从浏览器发过来的消息中分离出的访问路径
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')  # 因为要遵循HTTP协议，所以回复的消息也要加状态行
    # 根据不同的路径返回不同内容
    func = None  # 定义一个保存将要执行的函数名的变量
    for i in list1:
        if i[0] == url:
            func = i[1]
            break
    if func:
        response = func(url)
    else:
        response = b"404 not found!"

    # 返回具体的响应消息
    conn.send(response)
    conn.close()

让网页动态起来

这网页能够显示出来了，但是都是静态的啊。页面的内容都不会变化的，我想要的是动态网站。

没问题，我也有办法解决。我选择使用字符串替换来实现这个需求。（这里使用时间戳来模拟动态的数据）

"""
根据URL中不同的路径返回不同的内容--函数进阶版
返回HTML页面
让网页动态起来
"""

import socket
import time

sk = socket.socket()
sk.bind(("127.0.0.1", 8080))  # 绑定IP和端口
sk.listen()  # 监听

# 将返回不同的内容部分封装成函数
def index(url):
    with open("index.html", "r", encoding="utf8") as f:
        s = f.read()
        now = str(time.time())
        s = s.replace("@@oo@@", now)  # 在网页中定义好特殊符号，用动态的数据去替换提前定义好的特殊符号
    return bytes(s, encoding="utf8")

def home(url):
    with open("home.html", "r", encoding="utf8") as f:
        s = f.read()
    return bytes(s, encoding="utf8")

# 定义一个url和实际要执行的函数的对应关系
list1 = [
    ("/index/", index),
    ("/home/", home),
]

while 1:
    # 等待连接
    conn, add = sk.accept()
    data = conn.recv(8096)  # 接收客户端发来的消息
    # 从data中取到路径
    data = str(data, encoding="utf8")  # 把收到的字节类型的数据转换成字符串
    # 按\r\n分割
    data1 = data.split("\r\n")[0]
    url = data1.split()[1]  # url是我们从浏览器发过来的消息中分离出的访问路径
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')  # 因为要遵循HTTP协议，所以回复的消息也要加状态行
    # 根据不同的路径返回不同内容
    func = None  # 定义一个保存将要执行的函数名的变量
    for i in list1:
        if i[0] == url:
            func = i[1]
            break
    if func:
        response = func(url)
    else:
        response = b"404 not found!"

    # 返回具体的响应消息
    conn.send(response)
    conn.close()

好了，在这停顿...