Flask上下文管理及源码刨析

基本流程概述

- 与django相比是两种不同的实现方式。
    - django/tornado是通过传参数形式实现
    - 而flask是通过上下文管理， 两种都可以实现，只不实现的方式不一样罢了。
    - 上下文管理：
        - 说上下文管理前要先提一下threadinglocal，它为每一个线程开辟一块独立的空间，但是Flask不是用它做得，它自己实现类一个local类
        - 其中创建了一个字典来保存数据，这个字典的key是用线程的唯一标识，如果有协程用greelet拿的一个唯一标识，可以是线程的也可以支持协程，后面是存取的数据{greenlet做唯一标识：存数据} 这样可以保证数据隔离
        - 当请求进来的时候：
            - 将请求相关所有数据(request,session)封装到了RequestContext中。
            - 再将RequestContext对象通过LocalStack类添加到Local中（调用push方法）
        - 使用时，调用request
            - 调用此类方法 request.method、print(request)、request+xxx 会执行LocalProxy中对应的魔法方法
            - 魔法方法中调用_get_current_object函数
            - 通过LocalStack中的top方法，去Local中获取值，取的是列表的最后一个值。
        - 请求终止时
            - 还是通过LocalStack的pop方法 将Local中将值在列表中pop掉。

内置session流程

当请求刚进来的时候，会把请求相关的和session封装到RequestContext的对象中去，RequestCcontext对像再通过它里面对push方法把对象放到Flask特有的，类似与theadingLocal那么一个Local对象中去，
push中会调用session里面open_session方法，通过这个方法帮助我们获取用户原有的session信息，有就获取，没有就返回一个空的类似字典的数据结构，赋值给对象中的session

当使用的时候触发LocalProxy对像里对魔法方法，再调用get_current_obj，通过偏函数用Localstark中方法去Local获取到数据

使用完后，调用session对像的save_session方法，将数据加密写到用户的cookie中，这个操作在after_request之后

 request 与 session

flask中要想调用当前请求的request对象，需要使用from flask import reuqest导入。当我们导入request全局对象的时候，本质上是从Local中本次请求线程对应的RequestContext内封装的request_context_obj.request对象。
除了request对象，session、g 以及current_app都是这个原理

LocalStack类与Local类

Local类

　　是flask模仿threading.Local实现的一个本地线程，内部的self.__storage__封装了一个字典，用来存放每一个请求对应线程的私有数据数据，保证了每一个请求之间的数据隔离。

　　他的结构是这样

• 　其中RequestContext对象中封装了当前请求的request对象和session对象

self.__storage__ = {
    greenlet获取的唯一标识：{"stack": [RequestContext]},
    greenlet获取的唯一标识：{"stack": [RequestContext]},
    greenlet获取的唯一标识：{"stack": [RequestContext]},
}

__storage__是一个字典，但是在Local中还定义了__setattr__、__getattr__等方法，意味着我们可以向操作Local对象属性的方式操作__storage__字典

try:
    from greenlet import getcurrent as get_ident        # 协程的唯一标识
except ImportError:
    try:
        from thread import get_ident            # 线程的唯一标识
    except ImportError:
        from _thread import get_ident

class Local(object):
    __slots__ = ('__storage__', '__ident_func__')

    def __init__(self):
        object.__setattr__(self, '__storage__', {})            # 这里不能直接使用self.__storage__ = {}，因为会触发setattr
        object.__setattr__(self, '__ident_func__', get_ident)

    def __release_local__(self):
        self.__storage__.pop(self.__ident_func__(), None)    # 删除__storage__中存放的线程相关数据(requestcontext)

    def __getattr__(self, name):
        try:
            return self.__storage__[self.__ident_func__()][name]
        except KeyError:
            raise AttributeError(name)

    def __setattr__(self, name, value):
        ident = self.__ident_func__()
        storage = self.__storage__
        try:
            storage[ident][name] = value
        except KeyError:
            storage[ident] = {name: value}

    def __delattr__(self, name):
        try:
            del self.__storage__[self.__ident_func__()][name]
        except KeyError:
            raise AttributeError(name)

LocalStack 类

Local类的作用只是用来存放数据，而LocalStack则提供了pop、top、push方法来操作Local中的数据。即Local中的数据是通过LocalStack来操作的。

• push方法将一个RequestContext放到local.__storage__字典中stack对应的列表中
• pop方法将RequestContext从列表中取出并从列表中删除
• top方法用来获取RequestContext对象，并不会删除该对象

注意：每一次请求的生命周期中导入的request、session等其他flask全局对象，指向的都是同一个引用，也就是说在其他地方操作session都是操作的同一个session对象

class LocalStack(object):

    def __init__(self):
        self._local = Local()

    def push(self, obj):
        rv = getattr(self._local, 'stack', None)
        if rv is None:
            self._local.stack = rv = []
        rv.append(obj)
        return rv

    def pop(self):
        stack = getattr(self._local, 'stack', None)
        if stack is None:
            return None
        elif len(stack) == 1:
            release_local(self._local)
            return stack[-1]
        else:
            return stack.pop()

    @property
    def top(self):
        """The topmost item on the stack.  If the stack is empty,
        `None` is returned.
        """
        try:
            return self._local.stack[-1]
        except (AttributeError, IndexError):
            return None

源码流程分析

1. 请求进来后会首先执行app的__call__方法，在该方法内部调用的其实就是app.wsgi_app()方法

2. ctx = self.request_context(environ)方法本质上就是实例化一个RequestContext对象，并将请求的所有相关信息(WSGI environment)封装到RequestContext对象中，在实例化RequestContext对象的时候，其__init__方法中会干以下几件事儿

• 　2.1　初始化RequestContext，初始化app, request, session等属性
• 　2.2　调用requestcontext_obj.match_request(),该函数内部会匹配url_rule

class Flask:
    def wsgi_app(self, environ, start_response):

        ctx = self.request_context(environ)
        ctx.push()

        # 中间省略部分内容

    def request_context(self, environ):
        return RequestContext(self, environ)

class RequestContext:
    def __init__(self, app, environ, request=None):
        self.app = app
        if request is None:
            request = app.request_class(environ)
        self.request = request
        self.url_adapter = app.create_url_adapter(self.request)
        self.flashes = None
        self.session = None                    # 在self.push()中被赋值

        self.match_request()

    def match_request(self):
        try:
            url_rule, self.request.view_args = \
                self.url_adapter.match(return_rule=True)
            self.request.url_rule = url_rule
        except HTTPException as e:
            self.request.routing_exception = e

2.3  request = app.request_class(environ)会将请求的所有相关信息分装成一个Request对象，并绑定到RequestContext对象的request属性上

class Flask:
    request_class = Request            # app.request_class其实就是Request

3.  ctx.push()，这个方法会将RequestContext对象通过LocalStack类push到Local.__storage__字典的列表中，

　　获取当前请求对应的session数据并绑定RequestContext对象的session属性上

# globals.py

_request_ctx_stack = LocalStack()
_app_ctx_stack = LocalStack()
current_app = LocalProxy(_find_app)
request = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'request'))
session = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'session'))
g = LocalProxy(partial(_lookup_app_object, 'g'

class RequestContext:
    def push(self):
        # 省略部分

        _request_ctx_stack.push(self)        # 把requestcontext保存到列表中

        self.session = self.app.open_session(self.request)    # 获取session数据并绑定到requestcontext对象的session属性中
        if self.session is None:
            self.session = self.app.make_null_session()

4.  当我们使用from flask import request, sesion的时候，就会触发LocalProxy类中相应对魔法方法，调用 _get_current_object() 函数，函数中调用 _lookup_req_object，通过LocalStack到Local到__storage__字典中

　　对应的列表中的 RequestContext对象的request属性和session属性 对应的Request对象和SecureCookieSession对象取出

request = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'request'))    # 获取requestcontext_obj.request
session = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'session'))    # 获取requestcontext_obj.session

def _lookup_req_object(name):
    top = _request_ctx_stack.top
    if top is None:
        raise RuntimeError(_request_ctx_err_msg)
    return getattr(top, name)        # 利用反射获取RequestContext对象的属性值

5. 请求结束时，调用RequestContext中调pop方法，通过Localstack将Local中__storage__字典内的数据pop掉

class LocalStack():  

    """"省略"""
    def pop(self):
        """Removes the topmost item from the stack, will return the
        old value or `None` if the stack was already empty.
        """
        stack = getattr(self._local, 'stack', None)
        if stack is None:
            return None
        elif len(stack) == 1:
            release_local(self._local)
            return stack[-1]
        else:
            return stack.pop()

class Local(object):
    __slots__ = ('__storage__', '__ident_func__')

    def __init__(self):
        object.__setattr__(self, '__storage__', {})
        object.__setattr__(self, '__ident_func__', get_ident)

    def __delattr__(self, name):
        try:
            del self.__storage__[self.__ident_func__()][name]
        except KeyError:
            raise AttributeError(name)

应用上下文

应用上下文的原理和流程和管理上下文基本一致，他们分别创建了自己的一个Local类，在自己的Local类中为每一个线程创建类独立的存储数据的空间

上下文全局变量current_app, g, request, session等都是对象，我们可以在这些对象上通过属性绑定一些数据，在需要的时候再取出这些数据进行操作

from flask import Flask,request,g,current_app,

app = Flask(__name__)

@app.before_request
def before():
    g.permission_code_list = ['list','add']
    current_app.x = 123
    request.name = "zhou"

@app.route('/',methods=['GET',"POST"])
def index():
    print(g.permission_code_list)
    print(current_app.x)
    print(request.name)
    # ['list', 'add']
    #
    # zhou
    return "index"

if __name__ == '__main__':
    app.run()

源码

def _lookup_req_object(name):
    top = _request_ctx_stack.top
    if top is None:
        raise RuntimeError(_request_ctx_err_msg)
    return getattr(top, name)

def _lookup_app_object(name):
    top = _app_ctx_stack.top
    if top is None:
        raise RuntimeError(_app_ctx_err_msg)
    return getattr(top, name)

def _find_app():
    top = _app_ctx_stack.top
    if top is None:
        raise RuntimeError(_app_ctx_err_msg)
    return top.app

# context locals
_request_ctx_stack = LocalStack() #请求上下文
_app_ctx_stack = LocalStack()  #应用上下文
current_app = LocalProxy(_find_app)
g = LocalProxy(partial(_lookup_app_object, 'g'))
request = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'request'))
session = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'session'))