Web框架本质

Web框架本质

我们可以这样理解：所有的Web应用本质上就是一个socket服务端，而用户的浏览器就是一个socket客户端。 这样我们就可以自己实现Web框架了。

import socket
#实例化服务端对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#为对象绑定ip地址和端口号
sk.bind(('127.0.0.1',80))
#监听端口
sk.listen(5)
while 1:
    #获取客户端连接对象和客户端地址信息
    conn,addr = sk.accept()
    #获取客户端发送的信息
    data = conn.recv(9000)
    #响应客户端发送响应行()
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')
    #发送响应数据
    conn.send(b'<h1>hello kingfan!</h1>')
    #关闭与客户端连接
    conn.close()

可以说Web服务本质上都是在这十几行代码基础上扩展出来的。这段代码就是它们的祖宗。

用户的浏览器一输入网址，会给服务端发送数据，那浏览器会发送什么数据？怎么发？这个谁来定？ 你这个网站是这个规定，他那个网站按照他那个规定，这互联网还能玩么？

所以，必须有一个统一的规则，让大家发送消息、接收消息的时候有个格式依据，不能随便写。

这个规则就是HTTP协议，以后浏览器发送请求信息也好，服务器回复响应信息也罢，都要按照这个规则来。

HTTP协议主要规定了客户端和服务器之间的通信格式，那HTTP协议是怎么规定消息格式的呢？

让我们首先打印下我们在服务端接收到的消息是什么。

import socket
#实例化服务端对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#为对象绑定ip地址和端口号
sk.bind(('127.0.0.1',80))
#监听端口
sk.listen(5)
while 1:
    #获取客户端连接对象和客户端地址信息
    conn,addr = sk.accept()
    #获取客户端发送的信息
    data = conn.recv(9000)
    print(data)
    #响应客户端发送响应行()
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')
    #发送响应数据
    conn.send(b'<h1>hello kingfan!</h1>')
    #关闭与客户端连接
    conn.close()

b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1:8080\r\nConnection: keep-alive\r\nUpgrade-Insecure-Requests: 1\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/64.0.3282.186 Safari/537.36\r\nAccept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8\r\nDNT: 1\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate, br\r\nAccept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\nCookie: csrftoken=RKBXh1d3M97iz03Rpbojx1bR6mhHudhyX5PszUxxG3bOEwh1lxFpGOgWN93ZH3zv\r\n\r\n'

基础自定义web框架

经过上面的补充学习，我们知道了要想让我们自己写的web server端正经起来，必须要让我们的Web server在给客户端回复消息的时候按照HTTP协议的规则加上响应状态行，这样我们就实现了一个正经的Web框架了

import socket
#实例化服务端对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
#为对象绑定ip地址和端口号
sk.bind(('127.0.0.1',80))
#监听端口
sk.listen(5)
while 1:
    #获取客户端连接对象和客户端地址信息
    conn,addr = sk.accept()
    #获取客户端发送的信息
    data = conn.recv(9000)
    print(data)
    #响应客户端发送响应行()
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n')
    #发送响应数据
    conn.send(b'<h1>hello kingfan!</h1>')
    #关闭与客户端连接
    conn.close()

我们通过十几行代码简单地演示了web 框架的本质。

接下来就让我们继续完善我们的自定义web框架吧

根据不同的路径返回不同的内容

这样就结束了吗？ 如何让我们的Web服务根据用户请求的URL不同而返回不同的内容呢？

小事一桩，我们可以从请求相关数据里面拿到请求URL的路径，然后拿路径做一个判断...

import socket

sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1', 8080))
sk.listen(5)


def login():
    return bytes('欢迎来到登录页面', encoding='utf8')


def register():
    return bytes('欢迎来到注册界面', encoding='utf8')


def home():
    return bytes('欢迎来到主页面', encoding='utf8')


# 返回一个html文件
def web():
    with open('login.html', 'rb') as f1:
        return f1.read()


url_lis = [('/login/', login),
           ('/register/', register),
           ('/home/', home),
           ('/web/', web)
           ]
while 1:
    conn, addr = sk.accept()
    # 接受请求消息
    data = conn.recv(9000)
    data = data.decode('utf-8')
    # 获取url是什么
    url = (data.split('\r\n')[0].split(' ')[1])
    # 在本地url列表中查找url地址有则执行相应的函数
    for i in url_lis:
        if url == i[0]:
            fun = i[1]
            msg = fun()
            break
    # 如果没有则发送错误信息
    else:
        msg = b'404 not found'
    print(msg)
    # 发送响应状态(Content-Type: text/html; charset=utf-8)响应头指定返回数据类型和编码格式
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html; charset=utf-8\r\n\r\n')
    # 发送响应数据
    conn.send(msg)
    conn.close()

让网页动态起来

这网页能够显示出来了，但是都是静态的啊。页面的内容都不会变化的，我想要的是动态网站。

没问题，我也有办法解决。我选择使用字符串替换来实现这个需求。（这里使用时间戳来模拟动态的数据）

import socket, time

sk = socket.socket()
sk.bind(('127.0.0.1', 8080))
sk.listen(5)


def login():
    return bytes('欢迎来到登录页面', encoding='utf8')


def register():
    return bytes('欢迎来到注册界面', encoding='utf8')


def home():
    return bytes('欢迎来到主页面', encoding='utf8')


def nowtime():
    # 将time.html文件中的XX-XX-XX替换成现在时间
    with open('time.html', 'r', encoding='utf-8') as f1:
        msg = f1.read()
        msg = msg.replace('XX-XX-XX', str(time.strftime("%c")))
        return bytes(msg, encoding='utf-8')


# 返回一个html文件
def web():
    with open('login.html', 'rb') as f1:
        return f1.read()


url_lis = [('/login/', login),
           ('/register/', register),
           ('/home/', home),
           ('/web/', web),
           ('/time/', nowtime)
           ]
while 1:
    conn, addr = sk.accept()
    # 接受请求消息
    data = conn.recv(9000)
    data = data.decode('utf-8')
    # 获取url是什么
    url = (data.split('\r\n')[0].split(' ')[1])
    # 在本地url列表中查找url地址有则执行相应的函数
    for i in url_lis:
        if url == i[0]:
            fun = i[1]
            msg = fun()
            break
    # 如果没有则发送错误信息
    else:
        msg = b'404 not found'
    print(msg)
    # 发送响应状态(Content-Type: text/html; charset=utf-8)响应头指定返回数据类型和编码格式
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html; charset=utf-8\r\n\r\n')
    # 发送响应数据
    conn.send(msg)
    conn.close()

服务器程序和应用程序

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。

WSGI（Web Server Gateway Interface）就是一种规范，它定义了使用Python编写的web应用程序与web服务器程序之间的接口格式，实现web应用程序与web服务器程序间的解耦。

常用的WSGI服务器有uwsgi、Gunicorn。而Python标准库提供的独立WSGI服务器叫wsgiref，Django开发环境用的就是这个模块来做服务器。

从这继续...

wsgiref

我们利用wsgiref模块来替换我们自己写的web框架的socket server部分：

import time
from wsgiref.simple_server import make_server


def login():
    return bytes('欢迎来到登录页面', encoding='utf8')


def register():
    return bytes('欢迎来到注册界面', encoding='utf8')


def home():
    return bytes('欢迎来到主页面', encoding='utf8')


def nowtime():
    # 将time.html文件中的XX-XX-XX替换成现在时间
    with open('time.html', 'r', encoding='utf-8') as f1:
        msg = f1.read()
        msg = msg.replace('XX-XX-XX', str(time.strftime("%c")))
        return bytes(msg, encoding='utf-8')


# 返回一个html文件
def web():
    with open('login.html', 'rb') as f1:
        return f1.read()


url_lis = [('/login/', login),
           ('/register/', register),
           ('/home/', home),
           ('/web/', web),
           ('/time/', nowtime)
           ]


def run(environ, start_response):
    # 设置HTTP响应的状态ma码和头信息(指定返回类型和编码格式)
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])
    # 获取用户访问的url 本质返回跟前例子一样如/time/
    url = environ['PATH_INFO']
    for i in url_lis:
        if url == i[0]:
            fun = i[1]
            msg = fun()
            break
    # 如果没有则发送错误信息
    else:
        msg = b'404 not found'
    # wsgire模块将msg返回给客户,底层依旧是socket
    return [msg, ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, run)
    print('等待连接')
    httpd.serve_forever()

jinja2

上面的代码实现了一个简单的动态，我完全可以从数据库中查询数据，然后去替换我html中的对应内容，然后再发送给浏览器完成渲染。 这个过程就相当于HTML模板渲染数据。 本质上就是HTML内容中利用一些特殊的符号来替换要展示的数据。 我这里用的特殊符号是我定义的，其实模板渲染有个现成的工具： jinja2

import time,pymysql
from wsgiref.simple_server import make_server
from jinja2 import Template

def login():
    return bytes('欢迎来到登录页面', encoding='utf8')


def register():
    return bytes('欢迎来到注册界面', encoding='utf8')


def home():
    return bytes('欢迎来到主页面', encoding='utf8')


def nowtime():
    # 将time.html文件中的XX-XX-XX替换成现在时间
    with open('time.html', 'r', encoding='utf-8') as f1:
        msg = f1.read()
        msg = msg.replace('XX-XX-XX', str(time.strftime("%c")))
        return bytes(msg, encoding='utf-8')

def userinfo():
    conn = pymysql.connect(
        host = '127.0.0.1',
        port =3306,
        user = 'root',
        password='1234',
        database='db1',
        charset = 'utf8'
    )
    cursor = conn.cursor(cursor=pymysql.cursors.DictCursor)
    cursor.execute('select * from staff_info;')
    user_list1 = cursor.fetchall()
    print(user_list1)
    with open('userinfo.html', 'r', encoding='utf8') as f1:
        data = f1.read()
        template = Template(data)
        msg = template.render({'user_list':user_list1})
        return bytes(msg, encoding="utf8")
# 返回一个html文件
def web():
    with open('login.html', 'rb') as f1:
        return f1.read()

url_lis = [('/login/', login),
           ('/register/', register),
           ('/home/', home),
           ('/web/', web),
           ('/time/', nowtime),
           ('/userinfo/',userinfo)
           ]
def run(environ, start_response):
    # 设置HTTP响应的状态ma码和头信息(指定返回类型和编码格式)
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf8'), ])
    # 获取用户访问的url 本质返回跟前例子一样如/time/
    url = environ['PATH_INFO']
    print(url)
    for i in url_lis:
        if url == i[0]:
            fun = i[1]
            msg = fun()
            break
    # 如果没有则发送错误信息
    else:
        msg = b'404 not found'
    # wsgire模块将msg返回给客户,底层依旧是socket
    return [msg, ]


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, run)
    print('等待连接')
    httpd.serve_forever()