Python Web 框架原理

Web Socket

所谓 Web 服务，本质上就是用户使用一个 socket 客户端（浏览器）去访问一个 socket 服务端。

下面是一个最基础的基于 socket 的 Python Web 服务端程序。

import socket

# 最简单的web程序
def handle_request(connection):
	content = connection.recv(1024)
	print(content)
	connection.send(bytes("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n".encode("utf-8")))
	connection.send(bytes("hello, World!".encode("utf-8")))

def service():
	server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
	server_address = ('127.0.0.1', 8000)
	server.bind(server_address)
	server.listen(5)

	while True:
		connection, client_address = server.accept()
		print(connection)
		handle_request(connection)
		connection.close()

if __name__ == '__main__':
	service()





WSGI (Web Server Gateway Interface)

上面的例子展示了 Web 的本质。

但是对于现实中的 Python Web 程序来说，一般服务端程序会分为两部分：

• 服务器程序（用来接收、整理客户端发送的请求）
• 应用程序（处理服务器程序传递过来的请求）

而在服务端开发应用程序时，我们会把常用的功能函数封装起来，这就是各种 Web 框架了。

Python 常见的 Web 框架有 Django，Flask，Tornado 等等。

不同的框架提供了不同程度和方式的封装，方便程序员在其上进行二次开发。

但是，服务器程序 和 应用程序 需要相互配合才能给用户提供服务，因此我们需要制定一个标准，只要双方同时遵守这个标准，就可以相互配合了。

在 Python 中，这个标准就是 WSGI 了。

WSGI 是一种规范，它规定了服务器程序和应用程序各自使用的接口和功能，实现了二者的解耦。

Python 标准库提供的独立 WSGI 服务器称之为 wsgiref

from wsgiref.simple_server import make_server

def application(environ, start_response):
	start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
	return [bytes('<h1>Hello, World</h1>'.encode("utf-8")), b'42']

def run_server():
	server = make_server("127.0.0.1", 8000, application)
	server.serve_forever()

if __name__ == '__main__':
	run_server()





路径处理

上面的例子虽然实现了一个正常的服务端功能，但却有一个巨大的缺陷，那就是不同的 url 也只能返回相同的内容，为了解决这个问题，我们对代码作出如下修改。

from wsgiref.simple_server import make_server

def application(environ, start_response):
    url = environ['PATH_INFO']
    print("url:", url)
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    if url == "/index":
        return [bytes('<h1>index!</h1>'.encode("utf-8")), b'42']
    elif url == "/login":
        return [bytes('<h1>login !</h1>'.encode("utf-8")), b'42']
    elif url == "/logout":
        return [bytes('<h1>logout !</h1>'.encode("utf-8")), b'42']
    else:
        return [bytes('<h1>404 !</h1>'.encode("utf-8")), b'42']

def run_server():
    server = make_server("127.0.0.1", 8000, application)
    server.serve_forever()

if __name__ == '__main__':
    run_server()

通过从 environ 中获取存储着路径的变量 PATH_INFO。我们就可以对不同的 url 返回不同的结果了。

分层处理

上面的例子虽然做到了对不同的路径返回不同的结果，但是所有的逻辑都写在一个函数内，一旦体量增加就会混乱不堪。

因此我们需要对应用程序进行进一步的解耦。

from wsgiref.simple_server import make_server

def index():
	return [bytes('<h1>index!</h1>'.encode("utf-8")), b'42']

def login():
	return [bytes('<h1>login !</h1>'.encode("utf-8")), b'42']

def logout():
	return [bytes('<h1>logout !</h1>'.encode("utf-8")), b'42']

urlConf = [
	("/index", index),
	("/login", login),
	("/logout", logout),
]

# 不同的网址有不同的结果，但是所有的处理逻辑写到一起，很混乱
def application(environ, start_response):
	url = environ['PATH_INFO']
	print("url:", url)

	response_fun = None

	for item in urlConf:
		if url == item[0]:
			response_fun = item[1]
			break

	if response_fun:
		start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
		response_body = response_fun()
	else:
		start_response('404 Not Found', [('Content-Type', 'text/html')])
		response_body = [bytes('<h1>404 !</h1>'.encode("utf-8")), b'42']
	return response_body

def run_server():
	server = make_server("127.0.0.1", 8000, application)
	server.serve_forever()

if __name__ == '__main__':
	run_server()







怎么样是不是已经有点像我们平时使用的各种框架了。

urlConf用户根据不同的路径，配置不同的函数。

server程序中遍历urlConf来根据路径定位所要执行的函数。

文件拆分

上面的例子已经有了框架的雏形了，但所有的功能都在一个 Python 文件中，很不优雅。

这时你就可以将代码分成三个文件。

view.py：专门用户存放各种页面的处理函数

url.py 配置路径和函数的关系

server.py 执行web的主程序

将不同功能的代码分门别类存放，进行进一步的解耦。