Python高级网络编程系列之终极篇---自己实现一个Web框架
通过前面几个小节的学习,现在我们想要把之前学到的知识点给串联起来,实现一个很小型的Web框架。虽然很小,但是用到的知识点都是比较多的。如Socket编程,装饰器传参在实际项目中如何使用。通过这一节的学习,希望能把我们以前的知识点掌握的更加牢靠!
一、客户端与服务器通信过程
在这里我们以浏览器来说明访问服务器时,会做什么处理!
说明:
TCP服务器:
1. 服务器主要是用来处理客户端的连接请求,然后把请求的url,传递给框架来处理具体的逻辑;
2. 服务器中需要定义一个处理响应头和状态码的函数,并作为参数传递给web框架的接口;
3. 服务器与web框架之间的通信主要是通过WSGI协议提供的接口,这样他们各司其职,耦合度很低
web框架:
在框架中需要解决的难题:
如何把url与相应的函数建立起关联?
浏览器发送不同的请求需要被不同的函数截取,并返回响应体。通过装饰器传递参数的方式就可以把url与函数建立对应关系。装饰器中的参数就是用来匹配url的。
二、代码实现
服务器端:
import logging import socket import select import re import wsgi_web logging.basicConfig(level=logging.WARNING, filename='./web框架日志.txt', filemode='w', format='%(asctime)s - %(filename)s[line:%(lineno)d] - %(levelname)s: %(message)s') class WebServer: """创建一个Web服务器""" def __init__(self): # 1.创建tcp socket self.tcp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 2.设置地址可重用 self.tcp_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) # 3.绑定到某个端口 self.tcp_socket.bind(('', 6060)) # 4.设置监听队列 self.tcp_socket.listen(128) def run(self): """运行服务器""" # 1.设置tcp_socket为非阻塞状态 self.tcp_socket.setblocking(False) # 2.创建epoll对象,并注册服务器的监听事件 epoll = select.epoll() epoll.register(self.tcp_socket.fileno(), select.EPOLLIN) client_dict = dict() # 3.不断遍历epoll列表,检查fd上有无事件发生 while True: epoll_list = epoll.poll() for fd, event in epoll_list: if fd == self.tcp_socket.fileno(): # 有客户端来连接服务器 client_socket, client_addr = self.tcp_socket.accept() # 注册客户端的事件 epoll.register(client_socket.fileno(), select.EPOLLIN) # 客户端与其fd要建立关联 client_dict[client_socket.fileno()] = client_socket else: # 说明客户端发送数据过来 # 通过fd来处理客户端的请求 self.response_client(fd, client_dict, epoll) def response_client(self, client_fd, client_dict, epoll): """处理客户端的请求""" try: req_heads = client_dict[client_fd].recv(1024).decode('utf-8') except Exception as e: logging.warning(e) if not req_heads: # 1.关闭客户端 client_dict[client_fd].close() # 2.从监听队列中移除该客户端 client_dict.popitem() # 3.取消该客户端的注册事件 epoll.unregister(client_fd) try: # print(req_heads.splitlines()[0]) # 1.解析客户端的请求url match = re.match(r'[^/]+(/[^ ]*)', req_heads.splitlines()[0]) if match: # 匹配成功 filename = match.group(1) if filename == '/': filename = '/index.html' except Exception as e: logging.warning(e) # print('匹配数据出现了错误:{}'.format(e)) # 2.根据文件名去动态加载,然后伪装成静态页面发送 if filename.endswith('.html'): url_params = dict() # 1.使用WSGI接口 # 通过不同文件构造一个字典 url_params['filename'] = filename # print(url_params) # 定义一个函数传给框架 body = wsgi_web.application(url_params, self.resp_heads) # 2.拼接数据然后发送给浏览器 # 构造响应头信息 # 空行 # 响应体 resp_head = 'HTTP/1.1 %s\r\n'%self.status_code for field in self.resp_fields: # 设置Content-Length的长度 resp_head += '%s:%s\r\n'%(field[0], field[1] if field[0] != 'Content-Length' else len(body.encode('utf-8'))) content = resp_head + '\r\n' + body client_dict[client_fd].send(content.encode('utf-8')) else: # 返回静态数据 try: f = open('./static%s'%filename, 'rb') except Exception as e: # 读取失败 body = 'Sorry! File not found!' resp_head = 'HTTP/1.1 404 Not Found\r\n' resp_head += 'Content-Length:%d\r\n'% len(body) resp_head += '\r\n' content = resp_head + body client_dict[client_fd].send(content.encode('utf-8')) # print('读取文件失败!') logging.warning(e) else: # 读取成功 body = f.read() resp_head = 'HTTP/1.1 200 OK\r\n' resp_head += 'Content-Length:%d\r\n' % len(body) resp_head += '\r\n' try: client_dict[client_fd].send(resp_head.encode('utf-8')) client_dict[client_fd].send(body) except Exception as e: logging.warning(e) def resp_heads(self, status_code, fields): """在框架中使用的函数,框架用来返回响应头信息""" self.status_code = status_code self.resp_fields = fields def main(): """程序入口""" # 1.初始化服务器 server = WebServer() # 2.运行服务器 server.run() if __name__ == '__main__': main()
框架部分:
# 服务器给数据,返回数据给服务器 import re from urllib.request import unquote #解码中文,只用在浏览器自动对中文编码 import DBHelper # 定义空字典,用来存储路径跟对应的函数引用 url_dict = dict() # start_response框架给服务器传响应头的数据 # environ获取服务器传过来的文件路径 def application(environ, start_response): """返回具体展示的界面给服务器""" start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf-8'), ('Content-Length', '')]) # 返回响应头 # 根据不同的地址进行判断 file_name = environ['filename'] for key, func in url_dict.items(): match = re.match(key, file_name) # 地址跟规则一致 if match: # 匹配到了 return func(match) # 调用匹配到的函数引用,返回匹配的页面内容 else: # 说明没找到 return"不好意思,页面走丢了!" # 装饰器传参,用来完成路由的功能 def route(url_address): # url_address表示页面的路径 """目的自动添加路径跟匹配的函数到url字典中""" def set_fun(func): def call_fun(*args, **kwargs): return func(*args, **kwargs) # 根据不同的函数名称去添加到字典中 url_dict[url_address] = call_fun return call_fun return set_fun
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