Flask上下文管理

Flask上下文管理机制

可以从三个大的方面来探讨flask的两大上下文管理机制

方面一：请求进来时

方面二：视图函数

方面三：请求结束前

请求进来时

触发执行__call__方法，__call__方法的逻辑很简单，直接执行wsgi_app方法，将包含所有请求相关数据和一个响应函数传进去。

def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    return '<h1>Hello, web!</h1>'

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。

在application()函数中，调用：

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

符合wsgi协议标准的函数

　　备注：__call__是一个符合wsgi标准的函数

执行wsgi_app方法

def wsgi_app(self, environ, start_response):
        
        ctx = self.request_context(environ)
        error = None
        try:
            try:
                ctx.push()
                response = self.full_dispatch_request()
            except Exception as e:
                error = e
                response = self.handle_exception(e)
            except:
                error = sys.exc_info()[1]
                raise
            return response(environ, start_response)
        finally:
            if self.should_ignore_error(error):
                error = None
            ctx.auto_pop(error)

　　第一步先执行了一个request_context的方法，将environ传进去，最后返回一个RequestContext类的对象，被ctx的变量接收（ctx=request_context(environ)）

 def request_context(self, environ):
        """Create a :class:`~flask.ctx.RequestContext` representing a
        WSGI environment. Use a ``with`` block to push the context,
        which will make :data:`request` point at this request.

        See :doc:`/reqcontext`.

        Typically you should not call this from your own code. A request
        context is automatically pushed by the :meth:`wsgi_app` when
        handling a request. Use :meth:`test_request_context` to create
        an environment and context instead of this method.

        :param environ: a WSGI environment
        """
        return RequestContext(self, environ)

这个ctx对象在初始化时，赋了两个非常有用的属性，一个是request，一个是session

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

　　这两个属性中request是一个Request()对象，这个对象就是我们在flask中使用的request对象，为我们提供了很多便捷的属性和方法，比如：request.method、request.form、request.args等等，另一个属性是session，初始为None。

　　紧接着执行ctx.push()方法，这个方法中，在执行请求上下文对象ctx之前先实例化了一个app_context对象，先执行了app_context的push方法，然后才执行_request_ctx_stack对象中的top和_request_ctx_stack.push(self)，最后对ctx中的session进行处理。

　　所以，flask中的应用上下文发生在请求上下文之前。

def push(self):           
       
        top = _request_ctx_stack.top
        if top is not None and top.preserved:
            top.pop(top._preserved_exc)
            
        # 在执行request_context请求上下文的push方法时，先执行了app_context应用上下文的push方法
        app_ctx = _app_ctx_stack.top
        if app_ctx is None or app_ctx.app != self.app:
            app_ctx = self.app.app_context()
            app_ctx.push()
            self._implicit_app_ctx_stack.append(app_ctx)
        else:
            self._implicit_app_ctx_stack.append(None)

        if hasattr(sys, 'exc_clear'):
            sys.exc_clear()
            
        # 然后执行请求上下文对象中LocalStack对象的push方法
        _request_ctx_stack.push(self)

        # 最后处理session
        if self.session is None:
            session_interface = self.app.session_interface
            self.session = session_interface.open_session(
                self.app, self.request
            )

            if self.session is None:
                self.session = session_interface.make_null_session(self.app)

　　但是我们先说请求上下文，在处理完应用上下文的push方法后，紧接着执行了_request_ctx_stack对象的两个方法。

　　而这个_request_ctx_stack是LocalStack这个类的对象。_request_ctx_stack = LocalStack()

 　　LocalStack有没有很眼熟，没错，flask内部使用的机制就是类似于我们上文中自定义的LocalStack的机制，实例化过程中使用了面向对象中的组合概念，self._local = Local()，然后在自身又实现了push、pop、top方法，这三个方法中都是通过反射从Local类的实例化对象中对一个stack属性进行append、pop、[-1]的操作，所以，Local对象中的stack属性对应的值一定是一个类似于列表的东西。通过对列表的操作，实现一个类似于栈的存取。

　　接着聊聊这个Local类，在实例化时，会对每个对象生成一个storage的空字典。我们翻遍整个Local类的源码，发现内部并没有实现一个叫stack的方法或者属性，但是上面我们提到了LocalStack对象会对Local对象中的一个叫stack的东西进行一系列操作。找不到不会报错吗？

　　这就是flask的巧妙之处，通过类的一些魔法方法巧妙的实现了相应的处理。在前引中，提到如果对象中没有某个属性，取值时，最终会执行类中的__getattr__方法，然后再做后续的异常处理，flask将所有的对应逻辑都实现在了类的__getattr__方法中，将每一个线程存储到字典中，在请求进来时，将每一个对应的请求ctx存在一个列表中，使用时直接调用，而不是通过传参的形式，更体现出了flask框架的轻量级。

　　处理完_request_ctx_stack后，就该处理session了。

　　在flask中，处理session时，非常的巧妙，完美的遵循了开闭原则，会先执行session_interface对象的open_session方法，在这个方法中，会先从用户请求的cookie中获取sessionid，获取该用户之前设置的session值，然后将值赋值到ctx.session中。

　　处理完session后，ctx.push方法就执行完了，返回到最开始的app.wsgi_app方法中，执行完push方法后，接着执行full_dispatch_request方法，从这个名字中我们也能猜到，这个方法只要是负责请求的分发。

def full_dispatch_request(self):
      
            self.try_trigger_before_first_request_functions()
            try:
                request_started.send(self)
                rv = self.preprocess_request()
                if rv is None:
                    rv = self.dispatch_request()
            except Exception as e:
                rv = self.handle_user_exception(e)
            return self.finalize_request(rv)     

　　在full_dispatch_request方法中先执行preprocess_request方法，这个方法，会先执行所有被before_request装饰器装饰的函数，然后就通过路由的分发执行视图函数了（dispatch_request）

执行视图函数时

　　在执行视图函数之前，先执行了before_request，在执行我们的视图函数。

　　视图函数主要处理业务逻辑。在视图函数中可以调用request对象，进行取值，也可以调用session对象对session的存取。

　　在整个request的请求生命周期中，获取请求的数据直接调用request即可，对session进行操作直接调用session即可。request和session都是LocalProxy对象，借助偏函数的概念将对应的值传入_lookup_req_object函数。先从_request_ctx_stack（LocalStack）对象中获取ctx(请求上下文对象)，再通过反射分别获取request和session属性。整个过程中LocalStack扮演了一个全局仓库的角色，请求进来将数据存取，需要时即去即用。所以，flask实现了在整个请求的生命周期中哪儿需要就直接调用的特色。

request = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'request'))
session = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'session'))

请求结束前

　　视图函数执行完后，dispatch_request执行结束，执行full_dispatch_request方法的返回值finalize_request方法。这个方法中，同样的，在返回响应之前，先执行所有被after_request装饰器装饰的函数。

---->finalize_request ------> process_response

 def process_response(self, response):
        
        ctx = _request_ctx_stack.top
        bp = ctx.request.blueprint
        funcs = ctx._after_request_functions
        if bp is not None and bp in self.after_request_funcs:
            funcs = chain(funcs, reversed(self.after_request_funcs[bp]))
        if None in self.after_request_funcs:
            funcs = chain(funcs, reversed(self.after_request_funcs[None]))
        for handler in funcs:
            response = handler(response)
        if not self.session_interface.is_null_session(ctx.session):
            self.session_interface.save_session(self, ctx.session, response)
        return response

　　执行process_response过程中，执行完after_request后，然后，执行session的save_session方法。将内存中保存在ctx.session的值取到后，json.dumps()序列化后，写入响应的cookie中（set_cookie），最后返回响应。

    def save_session(self, app, session, response):
        domain = self.get_cookie_domain(app)
        path = self.get_cookie_path(app)

        # If the session is modified to be empty, remove the cookie.
        # If the session is empty, return without setting the cookie.
        if not session:
            if session.modified:
                response.delete_cookie(
                    app.session_cookie_name,
                    domain=domain,
                    path=path
                )

            return

        # Add a "Vary: Cookie" header if the session was accessed at all.
        if session.accessed:
            response.vary.add('Cookie')

        if not self.should_set_cookie(app, session):
            return

        httponly = self.get_cookie_httponly(app)
        secure = self.get_cookie_secure(app)
        samesite = self.get_cookie_samesite(app)
        expires = self.get_expiration_time(app, session)
        val = self.get_signing_serializer(app).dumps(dict(session))
        # set_cookie将session写入响应的cookie中
        response.set_cookie(
            app.session_cookie_name,
            val,
            expires=expires,
            httponly=httponly,
            domain=domain,
            path=path,
            secure=secure,
            samesite=samesite
        )

　　返回响应后，自动的调用ctx.auto_pop(error)，将Local中存储的ctx对象pop掉，整个请求结束。

请求上下文的执行流程：