Django框架的推导

前言:

我们之前学习了数据库、前端、Python基础等三大部分，但是他们三块的内容没有串在一起，也就没办法开发出一个完成的web项目出来，因此，我们通过Django框架把这三者融合在一起，以后我们就可以很方便的开发出各种各样的项目。

在了解Django之前，我们可以先了解web框架，了解它的好处是什么呢？在一步步搭建它的过程中，我们会逐步明白到Django是如何写的，以及如果处理页面接收与反馈给页面数据的。当然 这样讲可能有点抽象，那么我们先来了解一下吧！

Web应用简介

什么是Web框架？

Web框架是用来进行Web应用开发的一个软件架构，主要用于动态网络开发。开发者在基于Web框架实现自己的业务逻辑。Web框架实现了很多功能，为实现业务逻辑提供了一套通用方法。

框架的意思就是别人提前写好的框架(就是一堆目录和文件)，我们只需要按照人家的要求在固定的位置写代码即可

什么是Web？

Web应用程序时一种可以通过Web访问的应用程序，用户只需要有浏览器即可，无需再安装其他软件

应用程序的两种模式

应用程序有两种模式C/S、B/S两种模式

C/S模式是客户端----->服务端程序，也就是说这类程序一般独立运行。
B/S模式是浏览器端----->服务端应用程序，这类应用程序一般借助IE等浏览器来运行。
而Web应用程序一般是B/S模式

Web应用程序的优缺点

优点：

1. 只需要一个适用的浏览器即可，无需安装其他应用软件
2. 节省用户的硬盘空间资源
3. 它们无需更新，因为所有新的特性都在服务端上执行，从而自动传达到客户端
4. 跨平台使用。例如：Windows、Mac、Linux等。

缺点：

1. 严重依赖服务端的正常运行，一旦服务端出现问题、宕机，会直接影响客户端正常访问

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手写Web框架

Web应用程序时B/S架构的，所以我们需要自己写一个服务端，这里的Web服务端是我们使用socket套接字来实现的，以浏览器作为客户端，朝我们搭建的服务端发送数据，已经我们的服务端给浏览器返回数据的过程。

因为这里是用浏览器做客户端，就涉及到了HTTP协议的相关知识

HTTP协议的相关知识

1.四大特性

1. 基于请求和响应
2. 基于TCP协议之上的应用层协议
3. 无状态
4. 短连接

2.请求数据格式

1. 请求首行（请求方式、协议、版本号、路径）
2. 请求头
3. 换行(\r\n\r\n)
4. 请求体（Get请求方式是没有请求体的，Post请求方式才有请求体）

3.响应数据格式

1. 响应首行（响应状态码）
2. 响应头
3. 换行(\r\n\r\n)
4. 响应体（一般情况下就是浏览器要展示给用户看的数据）

具体HTTP协议的相关知识可以去看我这篇博客里面的“HTTP超文本传输协议节点处即可”HTTP协议相关知识

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手写框架

'''手写框架'''
import socket  # 导入socket套接字模块# 生成一个socket对象，并设置协议和类型(括号内不写默认是基于TCP协议)
server = socket.socket(family=socket.AF_INET,type=socket.SOCK_STREAM)
'我这里是补全的TCP协议的，也可以选择UDP'# 绑定ip和端口号给服务端
server.bind(('127.0.0.1', 8000))# 建立监听 半连接池
server.listen(5)while True:# 等待客户端的连接sock, addr = server.accept()# 接收客户端发送的请求数据data = sock.recv(1024)  # 单次最大字节数 接收的是bytes类型# print(data.decode('utf-8'))  # 解码接收的请求数据'''当我们在浏览器输入127.0.0.1:8000/index时通过打印请求数据我们看到了请求方式(Get 朝服务端索要数据   Post 朝服务端提交数据)GET /index HTTP/1.1Host: 127.0.0.1:8000这样我们可以通过切分字符串并以索引的方式获取到想要的数据'''# 从请求数据中看到可以直接按照空格切分字符串str_data = data.decode('utf-8').split(' ')[1]# print(str_data)# 回应客户端请求数据'''因为是浏览器客户端所以需要遵循HTTP协议的需求'''# TCP流式传输协议，短时间内可以分多次接收多个数据sock.send(b'HTTP/1.1 200 ok \r\n\r\n')'''然后我们需要根据网址后缀的不同请求不同的内容如：127.0.0.1:8000/index等所以我们得回到接收的请求数据位置处筛选出我们想要的数据''''''然后通过判断来进行根据后缀回应不同的数据'''if str_data == '/index':sock.send(b'from index')elif str_data == '/home':sock.send(b'from home')elif str_data == '/html':with open(r'../Myhtml.html', 'rb') as f:  # rb模式 二进制sock.send(f.read())else:sock.send(b'404 Error')

但是这种Web框架的代码缺陷有点多

1. socket代码重复编写
2. 针对请求数据格式的处理复杂且重复
3. 针对不同网址后缀的匹配逻辑过于简单
4. 没有解决高并发问题

那么该怎么优化以上存在的问题呢？

使用wsgiref模块

基于wsgiref模块搭建Web框架(最初版)

wsgiref模块是内置模块，很多Web框架底层使用的模块

来看看使用wsgiref模块怎么做吧

from wsgiref.simple_server import make_server  # 导入模块def run(request,respose):""":param request:  客户端的请求数据:param respose:  给客户端进行响应的数据:return:    返回给客户端的真实数据"""respose('200 ok', [])  # 返回响应状态给客户端print(request)  # 这个参数是wsgiref帮助我们封装的一个大字典，字典中携带的客户端的请求数据return [b'hello world!']  # 返回给客户单的真实数据if __name__ == '__main__':'''我们可以通过查看源码的方式看到make_server中需要的几个参数host, port, app, server_class=WSGIServer, handler_class=WSGIRequestHandler'''server = make_server('127.0.0.1', 8000, app=run)  # 分别代表：ip地址、端口号、由那个程序来处理请求
'''
1.它会实时监听127.0.0.1:8000这个地址，只要由客户端来连接这个地址，它就可以做出响应
2.app=run：它的意思是，当由客户端请求过来的时候，会把该请求交给run函数来处理，但是这个地方不要加括号
3.django中这里写的是函数名，当请求来的时候，会调用这个函数，函数叫括号
4.如果是flask框架，当请求来的时候，也会把请求交给这个对象处理，只不过变成了对象()---实例化----调用__call__方法执行
（__call__方法里面写的就是flask框架的源码入口位置）
'''server.serve_forever()  # 将服务器持续开启

而用户请求的数据：打印出来的是一个字典的形式的

基于wsgiref模块搭建Web框架(第二版)

那么此时，我们可以在浏览器发送请求时，稍作变动

比如：让用户访问127.0.0.1:8000/index，那么页面要出现index后缀我们该怎么实现。

首先服务端要获取url后面的/index，才能进行处理。

	from wsgiref.simple_server import make_server  # 导入模块def run(request,respose):""":param request:  客户端的请求数据:param respose:  给客户端进行响应的数据:return:    返回给客户端的真实数据"""respose('200 ok', [])  # 返回响应状态给客户端print(request)  # 这个参数是wsgiref帮助我们封装的一个大字典，字典中携带的客户端的请求数据# 获取大字典中的ip和端口号后面的后缀current_path = request.get('PATH_INFO')'进行判断请求数据的后缀回应不同的数据'if current_path == '/index':return [b'from index']if current_path == '/home':with open(r'Myhtml.html','rb')as f:return f.read()else:return [b'404 Error']# return [b'hello world!']  # 返回给客户单的真实数据if __name__ == '__main__':server = make_server('127.0.0.1', 8000, app=run)  # 分别代表：ip地址、端口号、由那个程序来处理请求server.serve_forever()  # 将服务器持续开启

从这里就已经实现了当时使用基于TCP协议的socket套接字的服务端的功能，并且优化掉了代码重复写、请求数据格式的处理的缺陷。但是还没有解决针对不同网址后缀的匹配逻辑过于简单问题。并且按照上面的思路是不是一个页面堆满了if语句，所以我们需要将用户访问、已经处理响应用户的步骤进行拆分。那么我们可以通过代码的封装优化。

基于wsgiref模块搭建Web框架(最终版)

代码的封装优化

	解决问题：1.网址后缀的匹配问题2.每个后缀匹配成功后执行的代码有多有少面条版	函数版	模块版3.将分支的代码封装成一个个函数4.将网址后缀与函数名做对应关系5.获取网址后缀循环匹配6.如果想新增功能只需要先写函数在 添加一个对应关系即可7.根据不同的功能拆分不同的py文件views.py	存储核心业务逻辑(功能函数)urls.py		存储网址后缀与函数名对应关系templates目录	存储html页面文件（模块文件）start.py/run.py		启动文件、入口文件8.为了使函数体代码中业务逻辑有更多的数据可用将request大字典转手传给这个函数（可用不用但是不能没有）

先展示封装代码在一个页面中

from wsgiref.simple_server import make_server  # 导入模块def index():return 'from index'def home():return 'from home''定义一个元组用来存储想要书写的后缀对应的页面'
urls = (('/index', index),('/home', home)
)def run(request,respose):""":param request:  客户端的请求数据:param respose:  给客户端进行响应的数据:return:    返回给客户端的真实数据"""respose('200 ok', [])  # 返回响应状态给客户端print(request)  # 这个参数是wsgiref帮助我们封装的一个大字典，字典中携带的客户端的请求数据# 获取大字典中的ip和端口号后面的后缀current_path = request.get('PATH_INFO')# '''进行判断请求数据的后缀回应不同的数据'''# if current_path == '/index':#     # return [b'from index']#     res = index()#     return [res.encode('utf-8')]# elif current_path == '/home':#     with open(r'Myhtml.html','rb')as f:#         return f.read()# else:#     return [b'404 Error']'''循环这个元组来判断是否存在后缀'''func = None  # 定义一个空变量来存放for url in urls:  # ('/index', index),if current_path == url[0]:func = url[1]  # 后缀对应的函数名break  # 一旦匹配到了内容就立刻结束for循环'''判断当后缀存在时执行'''if func:res = func()return [res.encode('utf-8')]else:return [b'404 Error']if __name__ == '__main__':server = make_server('127.0.0.1', 8000, app=run)  # 分别代表：ip地址、端口号、由那个程序来处理请求server.serve_forever()  # 将服务器持续开启

到此发现如果后续需要添加更多的功能，还是会有很多重复，所以我们需要根据py文件中的功能不同划分不同的py文件

文件拆分
我们需要先建立一个文件夹，存放三个文件以及一个文件夹(用于存放模版文件html)

urls：用于表示用户输入的url应哪一个函数

	'''根据用户输入的url，返回该url对应的处理函数'''from views import *urls = (('/index', index),('/home', home),('/demo', demo))

views：用于处理用户的请求与响应用户数据

	'''接收用户请求、在对应函数可以进行一番处理然后响应给用户数据。'''def index():return 'from index'def home():return 'from home'def demo():with open(r'templates/dj.html', 'r', encoding='utf-8') as f:return f.read()

我们的Web框架的入口程序

from wsgiref.simple_server import make_server
from urls import urlsdef run(request,response):""":param request:  客户端的请求数据:param respose:  给客户端进行响应的数据:return:    返回给客户端的真实数据"""response('200 ok',[])  # 返回响应状态给客户端# 获取大字典中的ip和端口号后面的后缀current_path = request.get('PATH_INFO')func = None  # 定义一个空变量，用于接受处理用户请求的函数返回的数据'''循环这个元组来判断是否存在后缀'''for url in urls:# 判断用户输入的页面后缀地址，是否在我们定义的处理列表中if current_path == url[0]:func = url[1]   # 后缀对应的函数名break  # 一旦匹配到了内容就立刻结束for循环'''判断当后缀存在时执行'''if func:res = func()return [res.encode('utf-8')]else:return [b'404 Error']  # 当上述判断不执行时，执行else条件，返回404 errorif __name__ == '__main__':server = make_server('127.0.0.1', 8000, run)server.serve_forever()  # 服务器持续开启

还有最后一个是templates文件夹存放模版文件，也就是html文件

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Python主流Web框架

1.Django：重量级框架

Django是基于Python的免费和开放源代码Web框架，它遵循模型-模版-视图(MTV)体系结构模式。它封装的功能非常丰富并且非常多，所以它是重量级框架，Django的文档最完善、是市面最主流框架、市场占有率最高。但如果需要实现的功能很少的项目就会显得略微笨重。

2.Flask：轻量级框架

Flask是Python编写的一种轻量级(微)的Web开发框架，只提供Web框架的核心功能，较其他类型的框架更为的自由、灵活，更加适合高度定制化的Web项目。Flask在功能上面没有欠缺，Flask的第三方开源组件比较丰富，因此Flask对开发人员的水平有了一定的要求。使用Flask开发较为依赖于第三方组件

3.Tornado：异步非阻塞框架

Tornado是一种Web服务器软件的开源版本。Tornado和主流Web服务器框架(包括大多数Python的框架)有着明显的区别：它是非阻塞式的服务器，而且速度相当快。得利于其非阻塞的方式和对epoll的运用，Tornado每秒可以处理数以千计的连接，因此Tornado是实时Web服务的一个理想框架。但很多功能都需要开发者自己去编写，因此学习这个框架成本有点高。

4.fastapi框架

它主要用来写一些接口，制作不出来页面，它只负责写业务逻辑