Python自动化运维之26、Web框架本质、MVC与MTV

2022-12-04 10:31:56

一、Web框架本质

众所周知，对于所有的Web应用，本质上其实就是一个socket服务端，用户的浏览器其实就是一个socket客户端。

#!/usr/bin/env python

#coding:utf-8

import socket

def handle_request(client):

    buf = client.recv(1024)

    client.send("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n")

    client.send("Hello, Seven")

def main():

    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    sock.bind(('localhost',8000))

    sock.listen(5)

    while True:

        connection, address = sock.accept()

        handle_request(connection)

        connection.close()

if __name__ == '__main__':

    main()

上述通过socket来实现了其本质，而对于真实开发中的python web程序来说，一般会分为两部分：服务器程序和应用程序。服务器程序负责对socket服务器进行封装，并在请求到来时，对请求的各种数据进行整理。应用程序则负责具体的逻辑处理。为了方便应用程序的开发，就出现了众多的Web框架，例如：Django、Flask、web.py 等。不同的框架有不同的开发方式，但是无论如何，开发出的应用程序都要和服务器程序配合，才能为用户提供服务。这样，服务器程序就需要为不同的框架提供不同的支持。这样混乱的局面无论对于服务器还是框架，都是不好的。对服务器来说，需要支持各种不同框架，对框架来说，只有支持它的服务器才能被开发出的应用使用。这时候，标准化就变得尤为重要。我们可以设立一个标准，只要服务器程序支持这个标准，框架也支持这个标准，那么他们就可以配合使用。一旦标准确定，双方各自实现。这样，服务器可以支持更多支持标准的框架，框架也可以使用更多支持标准的服务器。　　

二、WSGI

WSGI（Web Server Gateway Interface）是一种规范，它定义了使用python编写的web app与web server之间接口格式，实现web app与web server间的解耦。

python标准库提供的独立WSGI服务器称为wsgiref。当还有其他的接口格式：

'cgi': CGIServer,

'flup': FlupFCGIServer,

'wsgiref': WSGIRefServer,

'waitress': WaitressServer,

'cherrypy': CherryPyServer,

'paste': PasteServer,

'fapws3': FapwsServer,

'tornado': TornadoServer,

'gae': AppEngineServer,

'twisted': TwistedServer,

'diesel': DieselServer,

'meinheld': MeinheldServer,

'gunicorn': GunicornServer,

'eventlet': EventletServer,

'gevent': GeventServer,

'geventSocketIO':GeventSocketIOServer,

'rocket': RocketServer,

'bjoern' : BjoernServer,

'auto': AutoServer,

Django实现的wsgiref：

#!/usr/bin/env python

#coding:utf-8

from wsgiref.simple_server import make_server

def RunServer(environ, start_response):

    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])

    return '<h1>Hello world!</h1>'

if __name__ == '__main__':

    httpd = make_server('', 8000, RunServer)

    print "Serving HTTP on port 8000..."

    httpd.serve_forever()

三、自定义Web框架

1、框架

通过python标准库提供的wsgiref模块开发一个自己的Web框架

#!/usr/bin/env python

#coding:utf-8

from wsgiref.simple_server import make_server

def index():

    return 'index'

def login():

    return 'login'

def routers():

    urlpatterns = (

        ('/index/',index),

        ('/login/',login),

    )

    return urlpatterns

def RunServer(environ, start_response):

    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])

    url = environ['PATH_INFO']

    urlpatterns = routers()

    func = None

    for item in urlpatterns:

        if item[0] == url:

            func = item[1]

            break

    if func:

        return func()

    else:

        return '404 not found'

if __name__ == '__main__':

    httpd = make_server('', 8000, RunServer)

    print "Serving HTTP on port 8000..."

    httpd.serve_forever()

2、模板引擎

在上一步骤中，对于所有的login、index均返回给用户浏览器一个简单的字符串，在现实的Web请求中一般会返回一个复杂的符合HTML规则的字符串，所以我们一般将要返回给用户的HTML写在指定文件中，然后再返回。如：

<!DOCTYPE html>

<html>

<head lang="en">

    <meta charset="UTF-8">

    <title></title>

</head>

<body>

    <h1>Index</h1>

</body>

</html>

index.html

<!DOCTYPE html>

<html>

<head lang="en">

    <meta charset="UTF-8">

    <title></title>

</head>

<body>

    <form>

        <input type="text" />

        <input type="text" />

        <input type="submit" />

    </form>

</body>

</html>

login.html

#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

from wsgiref.simple_server import make_server

def index():

    # return 'index'

    f = open('index.html')

    data = f.read()

    return data

def login():

    # return 'login'

    f = open('login.html')

    data = f.read()

    return data

def routers():

    urlpatterns = (

        ('/index/', index),

        ('/login/', login),

    )

    return urlpatterns

def run_server(environ, start_response):

    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])

    url = environ['PATH_INFO']

    urlpatterns = routers()

    func = None

    for item in urlpatterns:

        if item[0] == url:

            func = item[1]

            break

    if func:

        return func()

    else:

        return '404 not found'

if __name__ == '__main__':

    httpd = make_server('', 8000, run_server)

    print "Serving HTTP on port 8000..."

    httpd.serve_forever()

对于上述代码，虽然可以返回给用户HTML的内容以现实复杂的页面，但是还是存在问题：如何给用户返回动态内容？

  • 自定义一套特殊的语法，进行替换
  • 使用开源工具jinja2，遵循其指定语法
<!DOCTYPE html>

<html>

<head lang="en">

    <meta charset="UTF-8">

    <title></title>

</head>

<body>

    <h1>{{name}}</h1>

    <ul>

        {% for item in user_list %}

        <li>{{item}}</li>

        {% endfor %}

    </ul>

</body>

</html>
#!/usr/bin/env python

# -*- coding:utf-8 -*-

from wsgiref.simple_server import make_server

from jinja2 import Template

def index():

    # return 'index'

    # template = Template('Hello {{ name }}!')

    # result = template.render(name='John Doe')

    f = open('index.html')

    result = f.read()

    template = Template(result)

    data = template.render(name='John Doe', user_list=['alex', 'eric'])

    return data.encode('utf-8')

def login():

    # return 'login'

    f = open('login.html')

    data = f.read()

    return data

def routers():

    urlpatterns = (

        ('/index/', index),

        ('/login/', login),

    )

    return urlpatterns

def run_server(environ, start_response):

    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])

    url = environ['PATH_INFO']

    urlpatterns = routers()

    func = None

    for item in urlpatterns:

        if item[0] == url:

            func = item[1]

            break

    if func:

        return func()

    else:

        return '404 not found'

if __name__ == '__main__':

    httpd = make_server('', 8000, run_server)

    print "Serving HTTP on port 8000..."

    httpd.serve_forever()

遵循jinja2的语法规则，其内部会对指定的语法进行相应的替换，从而达到动态的返回内容，对于模板引擎的本质，参考：白话tornado源码之褪去模板外衣的前戏

四、MVC与MTV

MVC模式：

Python自动化运维之26、Web框架本质、MVC与MTV　

所谓MVC就是把Web应用分为模型(M)，控制器(C)和视图(V)三层，他们之间以一种插件式的、松耦合的方式连接在一起:
A.模型负责业务对象与数据库的映射(ORM)
B.视图负责与用户的交互(页面)
C.控制器接受用户的输入调用模型和视图完成用户的请求
 
其示意图如下所示：
Python自动化运维之26、Web框架本质、MVC与MTV 
Python自动化运维之26、Web框架本质、MVC与MTV
 

MTV模式：

Django的MTV模式本质上和MVC是一样的，也是为了各组件间保持松耦合关系，只是定义上有些许不同
Django的MTV分别是值：
  • M 代表模型（Model）：负责业务对象和数据库的关系映射(ORM)。
  • T 代表模板 (Template)：负责如何把页面展示给用户(html)。
  • V 代表视图（View）：负责业务逻辑，并在适当时候调用Model和Template。
除了以上三层之外，还需要一个URL分发器，它的作用是将一个个URL的页面请求分发给不同的View处理，View再调用相应的Model和Template，MTV的响应模式如下所示：
Python自动化运维之26、Web框架本质、MVC与MTV
  1. Web服务器（中间件）收到一个http请求
  2. Django在URLconf里查找对应的视图(View)函数来处理http请求
  3. 视图函数调用相应的数据模型来存取数据、调用相应的模板向用户展示页面
  4. 视图函数处理结束后返回一个http的响应给Web服务器
  5. Web服务器将响应发送给客户端

Python自动化运维之26、Web框架本质、MVC与MTV

这种设计模式关键的优势在于各种组件都是松耦合的。这样，每个由 Django驱动的Web应用都有着明确的目的，并且可独立更改而不影响到其它的部分。 
比如，开发者更改一个应用程序中的 URL 而不用影响到这个程序底层的实现。设计师可以改变 HTML页面的样式而不用接触Python代码。
数据库管理员可以重新命名数据表并且只需更改模型，无需从一大堆文件中进行查找和替换。
 
Django的MTV模式相对应的python文件如下：
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