WSGI的理解

Python web开发中，服务端程序可分为2个部分：

1. 服务器程序（用来接收、整理客户端发送的请求）

2. 应用程序（处理服务器程序传递过来的请求）
   
   在开发应用程序的时候，我们会把常用的功能封装起来，成为各种框架，比如Flask，Django，Tornado（使用某框架进行web开发，相当于开发服务端的应用程序，处理后台逻辑）
   
   但是，服务器程序和应用程序互相配合才能给用户提供服务，而不同应用程序（不同框架）会有不同的函数、功能。 此时，我们就需要一个标准，让服务器程序和应用程序都支持这个标准，那么，二者就能很好的配合了

   WSGI：wsgi是python web开发的标准，类似于协议。它是服务器程序和应用程序的一个约定，规定了各自使用的接口和功能，以便二和互相配合

WSGI应用程序的部分规定

1. 应用程序是一个可调用的对象
   
   可调用的对象有三种：

   1. 一个函数
   2. 一个类，必须实现__call__()方法
   3. 一个类的实例

2. 这个对象接收两个参数
   
   从源码中，我们可以看到，这两个参数是environ, start_response. 以可调用对象为一个类为例：

   class application:
       def __call__(self, environ, start_response):
           pass
   

3. 可调用对象需要返回一个可迭代的值。以可调用对象为一个类为例：

   class application:
       def __call__(self, environ, start_response):
           return [xxx]
   

WSGI服务器程序的部分规定

1. 服务器程序需要调用应用程序

   def run(application):     #服务器程序调用应用程序
       environ = {}     #设定参数
   
       def start_response(xxx):     #设定参数
           pass
       result = application(environ, start_response)          #调用应用程序的__call__函数（这里应用程序是一个类）
       def write(data):
                  pass
       def data in result:          #迭代访问
           write(data)
   

    服务器程序主要做了以下的事：
         1. 设定应用程序所需要的参数
         2. 调用应用程序
         3. 迭代访问应用程序的返回结果，并传给客户端
   

Middleware

middleware是介于服务器程序和应用程序中间的部分，middleware对服务器程序和应用程序是透明的。

对于服务器程序来说，middleware就是应用程序，middleware需要伪装成应用程序，传递给服务器程序
对于应用程序来说，middleware就是服务器程序，middleware需要伪装成服务器程序，接受并调用应用程序

服务器程序获取到了客户端请求的URL，需要把URL交给不同的函数处理，这个功能可以使用middleware实现：

# URL Routing middleware
def urlrouting(url_app_mapping):
     def midware_app(environ, start_response):       #函数可调用，包含2个参数，返回可迭代的值
          url = environ['PATH_INFO']
          app = url_app_mapping[url]       #获得对应url的应用程序
          result = app(environ, start_response)       #调用应用程序
          return result
     return midware_app

函数midware_app就是middleware：

一方面，midware_app函数设置了应用程序所需要的变量，并调用了应用程序。所以对于应用程序来说，它是一个服务器程序

另一方面，midware_app函数是一个可调用的对象，接收两个参数，同时可调用对象返回了一个可迭代的值。所以对于服务器程序来说，它是一个应用程序

写中间件（middleware）的逻辑：
1. middleware需要伪装成应用程序—> WSGI应用程序的要求 —> 1. 可调用  2. 两个参数  3. 返回可迭代的值
2. middleware需要伪装成服务器程序 —> WSGI服务器程序的要求 —> 调用应用程序

我们需要了解一下environ这个变量。在WSGI中, 应用程序需要两个参数:environ和start_response, 在服务器程序调用应用程序之前, 需要先设定这两个参数。 其中start_response通常是个可调用的方法, 而environ则是一个字典, 它是在CGI中定义的, 查看CGI文档The Common Gateway Interface Specification, 可以找到关于environ的定义。

以下是environ中的参数：

  AUTH_TYPE
  CONTENT_LENGTH		#HTTP请求中Content-Length的部分
  CONTENT_TYPE			#HTTP请求中Content-Tpye的部分
  GATEWAY_INTERFACE
  HTTP_*					#包含一系列变量, 如HTTP_HOST,HTTP_ACCEPT等
  PATH_INFO				#URL路径除了起始部分后的剩余部分,用于找到相应的应用程序对象,如果请求的路径就是根路径,这个值为空字符串
  PATH_TRANSLATED
  QUERY_STRING			#URL路径中？后面的部分
  REMOTE_ADDR
  REMOTE_HOST
  REMOTE_IDENT
  REMOTE_USER
  REQUEST_METHOD		#HTTP 请求方法，例如 "GET", "POST"
  SCRIPT_NAME			#URL路径的起始部分对应的应用程序对象,如果应用程序对象对应服务器的根,那么这个值可以为空字符串
  SERVER_NAME
  SERVER_PORT
  SERVER_PROTOCOL		#客户端请求的协议(HTTP/1.1 HTTP/1.0)
  SERVER_SOFTWARE

举例：http://localhost:5000/aaa?666, 变量值为：

REQUEST_METHOD=‘GET’
SCRIPT_NAME=''
SERVER_NAME='localhost'
SERVER_PORT=‘5000’
PATH_INFO='/aaa'
QUERY_STRING='666'
SERVER_PROTOCOL='HTTP/1.1'
CONTENT_TYPE='text/plain'
CONTEN_LENGTH='' 

HTTP_HOST = 'localhost:8000'
HTTP_ACCEPT = 'text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8'
HTTP_ACCEPT_ENCODING = 'gzip,deflate,sdch'
HTTP_ACCEPT_LANGUAGE = 'en-US,en;q=0.8,zh;q=0.6,zh-CN;q=0.4,zh-TW;q=0.2'
HTTP_CONNECTION = 'keep-alive'
HTTP_USER_AGENT = 'Mozilla/5.0 (X11; Linux i686) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/32.0.1700.77 Safari/537.36'

对于start_response()函数：

start_response是HTTP响应的开始, 它的形式为:start_response(status, response_headers, exc_info=None)

status表示HTTP状态码, 比如200 OK

response_headers是一个列表，列表元素是个tuple:(header_name, header_value)

exc_info是个可选参数, 当处理请求的过程中发生错误时, 会设置该参数, 同时会调用start_response

举一个werkzeug官方文档上的例子，我稍作改进，以进行分析(这段建议看完wsgi.py第二部分的SharedDataMiddleware类再看)：

class Shortly(object):

    def __init__(self, config):
        self.redis = redis.Redis(config['redis_host'], config['redis_port'])

    def dispatch_request(self, request):
        return Response('Hello World!')     #初始化Response类

    def wsgi_app(self, environ, start_response):
        request = Request(environ)
        response = self.dispatch_request(request)   #response的类型为Response类
        print('%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%')
        return response(environ, start_response)   #Response的__call__函数就是应用程序，返回迭代对象

    def __call__(self, environ, start_response):
    	print(self.wsgi_app)
        print('erghrgheoghegoierge')
        return self. wsgi_app(environ, start_response)

def create_app(redis_host='localhost', redis_port=6379, with_static=True):
    app = Shortly({
        'redis_host':       redis_host,
        'redis_port':       redis_port
    })
    if with_static:
    	print('yes')
		app.wsgi_app = SharedDataMiddleware(app.wsgi_app, {
            '/static':  os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'static')
        })
    print('33333333333333333')
    return app

#开启本地服务器
if __name__ == '__main__':
    from werkzeug.serving import run_simple
    app = create_app()  #创建应用程序的实例
    run_simple('127.0.0.1', 5000, app, use_debugger=True, use_reloader=True)

我们查看Response的源码(Response继承了BaseResponse，查看BaseResponse的源码即可)可以知道：函数dispatch_request()返回的值是Request的构造函数，即返回了一个Response类, 在函数wsgi_app()中，request的值的类型就是Response, 所以wsgi_app()的返回值response(environ, start_response)实际上是调用了Response类的__call__()函数。

看了源码我们可以发现，__call__()是一个WSGI的应用程序！

当运行这个程序的时候：

22222222222222222
yes
33333333333333333
 * Running on http://127.0.0.1:5000/ (Press CTRL+C to quit)
 * Restarting with stat
22222222222222222
yes
33333333333333333

我们先不纠结为什么读取了2次。

当我们打开这个网页，控制台的输出为：

<werkzeug.wsgi.SharedDataMiddleware object at 0x1007be7b8>    #说明wsgi_app是SharedDataMiddleware的实例！
erghrgheoghegoierge
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%			#说明执行了原wsgi_app函数中的内容！
127.0.0.1 - - [22/May/2015 21:01:25] "GET / HTTP/1.1" 200 -

可以注意到，在本例中，app.wsgi_app这个方法已经变成了一个SharedDataMiddleware类的实例，我很好奇当服务器把environ和start_response传递给app后，为什么wsgi_pp还会执行原wsgi_app中的内容呢？

当我们访问主机地址的时候，服务器程序接受用户请求，然后会把environ和start_response传递给应用程序app,app会执行__call__函数，在该函数中，会执行app.wsgi_app这个函数。 然后wsgi_app会执行ShareDataMiddleware的__call__()函数

这地方需要我们看SharedDataMiddleware类的__call__()的源码。看了源码我们可以发现，由于用户没有请求静态文件，所以会执行return self.app(environ, start_response)，在本例中，我们可以看到在create_app()中，我们定义的ShareDataMiddleware的应用程序是app.wsgi_app，所以这里返回的是原wsgi_app函数！所以当然会执行原函数了~

同时，我们也可以在static文件夹中放一个文件，然后访问试一下：127.0.0.1/static/文件名，此时就能看到那个文件了！

通过本例，我们可以更深刻的了解Middleware的作用：

Middleware介于服务器程序和应用程序之间，它会接收服务器发来的消息(environ和
start_response)，并做一定的处理，然后把需要应用程序处理的部分传递给应用程序处理

另外, 服务器程序还需要定义WSGI的相关变量：

wsgi.version
值的形式为 (1, 0) 表示 WSGI 版本 1.0
wsgi.url_scheme
表示 url 的模式，例如 "https" 还是 "http"
wsgi.input
输入流，HTTP请求的 body 部分可以从这里读取
wsgi.erros
输出流，如果出现错误，可以写往这里
wsgi.multithread
如果应用程序对象可以被同一进程中的另一线程同时调用，这个值为True
wsgi.multiprocess
如果应用程序对象可以同时被另一个进程调用，这个值为True
wsgi.run_once
如果服务器希望应用程序对象在包含它的进程中只被调用一次，那么这个值为True