Django框架—web本质和http协议

一、Django基础之web框架的本质

1.什么是web框架

web应用的本质就是一个socket服务端，用户使用的浏览器就是客户端。服务端基于客户端的请求作出对相应的响应，从而实现网络通信，这种应用程序结构就是一个web框架。

还记的什么是socket把？socket是基于应用层和传输层之间的一个抽象层，网络通信的数据都要按照一定协议来发送，而socket的功能就是帮助我们将数据根据不同协议封装好数据头，比如以太网头、ip头、tcp/tdp头。

那么当用户在浏览器一输入网址，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？所以在应用层中也需要遵循一定的协议，这协议就是HTTP协议。

2.自定义web框架

其实通过socket和网络通信，我们完全可以自己写一个web框架，下面我们就基于socket实现一个最基本的web框架，让浏览器来请求，并将自己服务器下的页面返回给浏览器。

import socket
​
# 启动一个socket的服务端
server = socket.socket()
server.bind(('0.0.0.0',8001))
server.listen()
conn,addr = server.accept()
​
# 接受客户端的请求
client_msg = conn.recv(1024).decode('utf-8')
print(client_msg)
​
"""
socket帮我们封装了传输层以下的协议格式，我们无需操心，但是应用层也有它自己的协议需要我们遵循，如果不按照协议的格式发送消息，浏览器是无法识别的。
"""
​
# 基于浏览器的HTTP协议封装数据，发送给客户端
conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok /r/n/r/n')
conn.send(b'welcome to visit!')

我们通过浏览器访问127.0.0.1：8001，发送请求，可以看到服务端收到的消息格式如下：

GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8001
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/74.0.3729.131 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9

这个请求的消息就是按照HTTP协议的格式来发送的，接下来，我们就学习一下HTTP协议。

二、HTTP超文本传输协议

1.http协议的简介

什么是http协议

超文本传输协议（英文：HyperText Transfer Protocol，缩写：HTTP）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。HTTP是万维网的数据通信的基础。

http协议位于位于OSI七层应用层中的协议，协议规定了在应用层请求和响应双发发送消息的消息格式。

http发展

HTTP的发展是由蒂姆·伯纳斯-李于1989年在欧洲核子研究组织（CERN）所发起。HTTP的标准制定由万维网协会（World Wide Web Consortium，W3C）和互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）进行协调，最终发布了一系列的RFC，其中最著名的是1999年6月公布的 RFC 2616，定义了HTTP协议中现今广泛使用的一个版本——HTTP 1.1。

2014年12月，互联网工程任务组（IETF）的Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工作小组将HTTP/2标准提议递交至IESG进行讨论，于2015年2月17日被批准。 HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表，取代HTTP 1.1成为HTTP的实现标准。

2.http协议概述

HTTP协议概述

HTTP是一个客户端终端（用户）和服务器端（网站）请求和应答的标准（TCP）。

通过使用网页浏览器、网络爬虫或者其它的工具，客户端发起一个HTTP请求到服务器上指定端口（默认端口为80），我们称这个客户端为用户代理程序（user agent）。

应答的服务器上存储着一些资源，比如HTML文件和图像。我们称这个应答服务器为源服务器（origin server）。在用户代理和源服务器中间可能存在多个“中间层”，比如代理服务器、网关或者隧道（tunnel）。

HTTP实现前提

尽管TCP/IP协议是互联网上最流行的应用，但在HTTP协议中，并没有规定必须使用TCP/IP协议或它支持的层。

事实上，HTTP可以在任何互联网协议上，或其他网络上实现。HTTP假定其下层协议提供可靠的传输。

因此，任何能够提供这种保证的协议都可以被其使用。这就是为什么在TCP/IP协议中使用TCP作为其传输层。

HTTP实现过程

通常，由HTTP客户端发起一个请求，创建一个到服务器指定端口（默认是80端口）的TCP连接。HTTP服务器则在那个端口监听客户端的请求。一旦收到请求，服务器会向客户端返回一个状态，比如"HTTP/1.1 200 OK"，以及返回的内容，如请求的文件、错误消息、或者其它信息。

3.HTTP协议工作原理

HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面，以及服务器如何把Web页面传送给客户端。

HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应，响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。

HTTP请求/响应的步骤

  1. 客户端连接到Web服务器

    • 一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。例如，http://www.luffycity.com。

  2. 发送HTTP请求

    • 通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。

  3. 服务器接受请求并返回HTTP响应

    • Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。

  4. 释放连接TCP连接

    • 若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求;

  5. 客户端浏览器解析HTML内容

    • 客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。

例如：浏览器中输入url回车后会经历的流程

  1. 浏览器向 DNS 服务器请求解析该 URL 中的域名所对应的 IP 地址;

  2. 解析出 IP 地址后，根据该 IP 地址和默认端口 80，和服务器建立TCP连接;

  3. 浏览器发出读取文件(URL 中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求，该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器;

  4. 服务器对浏览器请求作出响应，并把对应的 html 文本发送给浏览器;

  5. 释放 TCP连接;

  6. 浏览器将该 html 文本并显示内容;

HTTP请求的特点

1.基于请求-响应的模式

HTTP协议规定,请求从客户端发出,最后服务器端响应该请求并 返回。也就是说,肯定是先从客户端开始建立通信的,服务器端在没有 接收到请求之前不会发送响应。

2.无状态保存

HTTP是一种不保存状态,即无状态(stateless)协议。

HTTP协议 自身不对请求和响应之间的通信状态进行保存。也就是说在HTTP这个级别,协议对于发送过的请求或响应都不做持久化处理。

使用HTTP协议,每当有新的请求发送时,就会有对应的新响应产 生。协议本身并不保留之前一切的请求或响应报文的信息。这是为了更快地处理大量事务,确保协议的可伸缩性,而特意把HTTP协议设计成 如此简单的。

无状态的特点也会导致一些业务问题变得棘手，比如用户需要反复登录页面，于是为了实现保持状态问题，引入了cookie技术。有了Cookie再用HTTP协议通信,就可以管 理状态了。

3.无连接

无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。

采用这种方式可以节省传输时间，并且可以提高并发性能，不能和每个用户建立长久的连接，请求一次相应一次，服务端和客户端就中断了。

无连接有两种方式：

  • 早期的http协议是一个请求一个响应之后，直接就断开了
  • 现在的http协议1.1版本不是直接就断开了，而是等几秒钟，这几秒钟是等什么呢，等着用户有后续的操作，可以避免短时间内多次连接，提高效率。

4.http请求方法

HTTP/1.1协议中共定义了八种方法（也叫“动作”）来以不同方式操作指定的资源：

GET方法

向指定的资源发出“显示”请求。使用GET方法应该只用在读取数据，而不应当被用于产生“副作用”的操作中，例如在Web Application中。其中一个原因是GET可能会被网络蜘蛛等随意访问。

HEAD方法

与GET方法一样，都是向服务器发出指定资源的请求。只不过服务器不传回资源的本文部分。它的好处在于，使用这个方法可以在不必传输全部内容的情况下，就可以获取其中“关于该资源的信息”（元信息或称元数据）。

POST方法

向指定资源提交数据，请求服务器进行处理（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求本文中。这个请求可能会创建新的资源或修改现有资源，或二者皆有。

PUT方法

向指定资源位置上传其最新内容。

DELETE方法

请求服务器删除Request-URI所标识的资源。

TRACE方法

回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。

OPTION方法

这个方法可使服务器传回该资源所支持的所有HTTP请求方法。用'*'来代替资源名称，向Web服务器发送OPTIONS请求，可以测试服务器功能是否正常运作。

CONNECT方法

HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。通常用于SSL加密服务器的链接（经由非加密的HTTP代理服务器）。

注意

1.方法名称是区分大小写的。当某个请求所针对的资源不支持对应的请求方法的时候，服务器应当返回状态码405（Method Not Allowed），当服务器不认识或者不支持对应的请求方法的时候，应当返回状态码501（Not Implemented）。

2.HTTP服务器至少应该实现GET和HEAD方法，其他方法都是可选的。当然，所有的方法支持的实现都应当匹配下述的方法各自的语义定义。此外，除了上述方法，特定的HTTP服务器还能够扩展自定义的方法。例如PATCH（由 RFC 5789 指定的方法）用于将局部修改应用到资源。

get和post区别

  • GET提交的数据会放在URL之后，也就是请求行里面，以?分割URL和传输数据，参数之间以&相连，如EditBook?name=test1&id=123456.（请求头里面那个content-type做的这种参数形式，后面讲） POST方法是把提交的数据放在HTTP包的请求数据中.

  • GET提交的数据大小有限制（因为浏览器对URL的长度有限制），而POST方法提交的数据没有限制.

  • GET与POST请求在服务端获取请求数据方式不同，就是我们自己在服务端取请求数据的时候的方式不同了，这句废话昂。

5.http状态码

所有HTTP响应的第一行都是状态行，依次是当前HTTP版本号，3位数字组成的状态代码，以及描述状态的短语，彼此由空格分隔。

状态码分类

状态代码的第一个数字代表当前响应的类型

  • 1xx消息——请求已被服务器接收，继续处理

  • 2xx成功——请求已成功被服务器接收、理解、并接受

  • 3xx重定向——需要后续操作才能完成这一请求

  • 4xx请求错误——请求含有词法错误或者无法被执行

  • 5xx服务器错误——服务器在处理某个正确请求时发生错误

常见的状态码：

  • 403：非法客户端，禁止请求
  • 405：页面访问不存在
  • 301：永久重定向

6.URL资源统一定位符

统一资源定位符组成

  • 传送协议。

  • 层级URL标记符号(为[//],固定不变)

  • 访问资源需要的凭证信息（可省略）

  • 服务器。（通常为域名，有时为IP地址）

  • 端口号。（以数字方式表示，若为HTTP的默认值“:80”可省略）

  • 路径。（以“/”字符区别路径中的每一个目录名称）

  • 查询。（GET模式的窗体参数，以“?”字符为起点，每个参数以“&”隔开，再以“=”分开参数名称与数据，通常以UTF8的URL编码，避开字符冲突的问题）

  • 片段。以“#”字符为起点

url实例

以为例http://www.luffycity.com:80/news/index.html?id=250&page=1 , 其中：

http是协议；
www.luffycity.com，是服务器；
80，是服务器上的默认网络端口号，默认不显示；
/news/index.html，是路径（URI：直接定位到对应的资源）；
?id=250&page=1，是查询。

大多数网页浏览器不要求用户输入网页中“http://”的部分，因为绝大多数网页内容是超文本传输协议文件。同样，“80”是超文本传输协议文件的常用端口号，因此一般也不必写明。一般来说用户只要键入统一资源定位符的一部分（www.luffycity.com:80/news/index.html?id=250&page=1）就可以了。

由于超文本传输协议允许服务器将浏览器重定向到另一个网页地址，因此许多服务器允许用户省略网页地址中的部分，比如 www。从技术上来说这样省略后的网页地址实际上是一个不同的网页地址，浏览器本身无法决定这个新地址是否通，服务器必须完成重定向的任务。

7.http协议格式

http请求格式

下面图片是http请求协议数据格式。

url中包含了路径和参数：/index/index2?a=1&b=2；

http响应格式

 

三、WSGI规范

1.WSGI规范由来

我们知道web应用就是服务端把写好的HTML文件根据请求发送给客户端，如果要动态生成HTML，那么读取HTML中的不同数据，接受请求，解析请求，发送响应，这些底层的代码都需要我们来自己来实现，那么会浪费大量的精力。

正缺的做法就是把这些底层代码由专门的服务器软件实现，而我们专注于生成HTML文档，以及处理响应的业务逻辑。因为我们不希望接触到TCP连接、HTTP原始请求和响应格式，所以，需要一个统一的接口，让我们专心用Python编写Web业务。

这个接口就是WSGI。

2.WSGI（Web Server Gateway Interface）

Web服务器网关接口（Web Server Gateway Interface, WSGI）用Python写的一个服务器软件和web应用之间的通用接口。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。

WSGI接口定义非常简单，它只要求Web开发者实现一个函数，就可以响应HTTP请求。我们来看一个最简单的Web版本的“Hello, web!”

def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')]) # start_response作用是发送http消息格式的响应头。
    """中间写我们的业务逻辑代码"""
    return '<h1>Hello, web!</h1>' # 函数返回数据交给wsgi中，wsgi会发送这个数据

上面的application()函数就是符合WSGI标准的一个HTTP处理函数，它接收两个参数：

  • environ：一个包含所有HTTP请求信息的dict对象；

  • start_response：一个发送HTTP响应的函数。

environ参数

environ是WSGI加工好的请求信息，加工成了一个字典，通过字典取值的方式就能拿到很多你想要拿到的信息。

environ["PATH_INFO"]  # 获取请求的路径
environ["REQUEST_METHOD"]  # 获取请求的方法

 可以查看environ字典，查看详细的封装数据。

start_response方法

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

在application()函数中，调用start_response，就发送了HTTP响应的Header，注意Header只能发送一次，也就是只能调用一次start_response()函数。start_response()函数接收两个参数，一个是HTTP响应码，一个是一组list表示的HTTP Header，每个Header用一个包含两个 str 的 tuple 表示。

3.python中的wsgiref模块

wsgiref 模块

Web server Gateway Interface references library web服务器网关接口参考库。Python标准库提供的独立WSGI服务器，帮助我们封装了socket、客户端请求消息、服务端响应消息的类。

from wsgiref.simple_server import make_server
# wsgiref本身就是个web框架，提供了一些固定的功能（请求和响应信息的封装，不需要我们自己写原生的socket了也不需要咱们自己来完成请求信息的提取了，提取起来很方便）

def application(environ, start_response):  # 函数名字随便起
    '''
    :param environ: 是全部加工好的请求信息，加工成了一个字典，通过字典取值的方式就能拿到很多你想要拿到的信息
    :param start_response: 帮你封装响应信息的（响应行和响应头），注意下面的参数
    :return:  返回需要发送给客户端的数据
    '''
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html'),('k1','v1')])
    # print(environ)
    print(environ['PATH_INFO'])  #输入地址127.0.0.1:8000，这个打印的是'/',输入的是127.0.0.1:8000/index，打印结果是'/index'
    return [b'<h1>Hello, web!</h1>']

#和socketserver那个模块使用方法很像
httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, application)

print('Serving HTTP on port 8080...')
# 开始监听HTTP请求:
httpd.serve_forever()
wsgiref模块使用方法

wsgiref模块对于网页提交数据的获取

获取网页请求的方式，注意不同的请求方式获取数据的方式是不同的。

environ.get("REQUEST_METHOD")  # 获取网页的请求方法

1.对于网页请求方式为GET的数据提取

GET方式的请求，数据的提交是将数据直接拼接在url后面。

request_data = environ['QUERY_STRING']  # 获取GET请求的数据
注：request_data是类似"username=chao&password=123"的字符串数据

2.对于网页请求方式为POST的数据提取

POST方式的请求，数据提交是将数据放在请求信息的请求数据中。

request_body_size = int(environ.get('CONTENT_LENGTH', 0))  # 先获取请求体中的数据长度
request_data = environ['wsgi.input'].read(request_body_size)  # 在根据数据长度获取请求数据
注：request_data是一个bytes类型的数据，b"username=chao&password=123"

3.使用urllib.parse中的parse_qs类可以快速解析请求的数据

from urllib.parse import parse_qs
parse_data = parse_qs(request_data)  # 解析获取的数据
注：解析后的数据是个字典，如{"password": ["123"], "username": ["chao"]}

四、模板渲染jinja2

一个第三方模块，帮助我们更简单的实现字符串替换，也就是模板渲染，然后再发送给浏览器完成渲染。本质上就是HTML内容中利用一些规定好的特殊符号来替换要展示的数据。替换字符串要遵循jinja指定的语法规则。

模块下载

pip install jinja2  # 或者在pycharm中安装 File->settings->project->Project interpreter

使用方法

HTML中使用一定规则特殊字符

1.使用 {{ 变量名 }} 来表示特殊符号，给变量占位。
2.使用  {% for 变量 in 变量列表 %} {{ 变量 }}  {% endfor %}

python文件中使用

from jinja2 import Template
# 从html中读取字符串数据data
template = Template(data)  # 生成模板文件
​
# render方法将数据填充到特殊字符中
ret = template.render({"name":"于谦", "hobby_list":["烫头","泡吧"]})

使用实例！

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="x-ua-compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
  <title>Title</title>
</head>
<body>
    <h1>姓名：{{name}}</h1>
    <h1>爱好：</h1>
    <ul>
        {% for hobby in hobby_list %}
        <li>{{hobby}}</li>
        {% endfor %}
    </ul>
</body>
</html>
html文件
from jinja2 import Template
​
def index():
    with open("index2.html", "r",encoding='utf-8') as f:
        data = f.read()
    template = Template(data)  # 生成模板文件
    ret = template.render({"name": "于谦", "hobby_list": ["烫头", "泡吧"]})  # 把数据填充到模板里面
    return [bytes(ret, encoding="utf8"), ]
使用实例

 

posted @ 2019-05-15 17:06  ryxiong728  阅读(491)  评论(0)  编辑  收藏  举报