Django 铺垫

【一】基础知识点

【1】web框架的本质

• Web框架本质上可以看成是一个功能强大的socket服务端
• 用户的浏览器可以看成是拥有可视化界面的socket客服端
• 两种通过网络请求实现数据交互

【2】浏览器发送请求

（1）HTTP协议

• HTTP协议是超文本传输协议，用于规定服务器和浏览器之间数据交互的格式。

（2）HTTP四大特性

• 基于请求-响应模式：客户端发送请求，服务器返回响应。
• 基于TCP/IP之上：作用于应用层之上的协议。
• 无状态：HTTP协议本身不保存用户的信息，每个请求都是独立的。为了记录用户状态，出现了一些技术，如cookie、session和token。
• 无/短链接：HTTP 1.0默认使用短链接，即请求-响应后立即断开连接。HTTP 1.1支持长链接，即双方建立连接后不会立即断开，如WebSocket。

（3）HTTP协议格式

• 请求数据格式
  • 请求首行：标识HTTP协议和当前请求方式。
  • 请求头：多组键值对，包含请求的附加信息。
  • 空行：用于分隔请求头和请求体。
  • 请求体：并非所有请求都有，主要用于存放POST请求提交的敏感数据。
• 响应数据格式
  • 响应首行：标识HTTP协议、当前请求方式和响应状态码。
  • 响应头：多组键值对，包含响应的附加信息。
  • 空行：用于分隔响应头和响应体。
  • 响应体：返回给浏览器展示给用户的数据。

（4）状态码

• 1xx信息性状态码：请求已被接收，服务器正在处理
• 2xx成功状态码：请求已被服务器接收、理解和处理
• 3xx重定向状态码：表示需要进一步操作完成请求，移动到了新的URL
• 4xx客户端错误状态码：客户端发送的请求错误
• 5xx服务器错误状态码：服务器在处理请求时发生了错误

【3】动、静态网页

（1）静态网页

• 介绍：

  • 静态网页是指在服务器上事先准备好的网页文件，其内容在用户访问时不会发生变化。静态网页通常由HTML、CSS和JavaScript等静态资源组成。

• 特点：

  • 内容固定不变：静态网页的内容在服务器上生成，并在用户访问时以相同的形式呈现。

  • 简单易部署：静态网页不需要服务器端的动态处理，部署和维护相对简单。

  • 性能高效：由于没有动态处理的开销，静态网页加载速度较快。

• 示例：

  • 一个静态网页的示例可以是一个展示公司产品信息的网页，其中包含公司的介绍、产品列表和联系方式等信息。
  • 还有错误页面等error.html

（2）动态网页

• 介绍：

  • 动态网页是指在用户访问时通过服务器端的动态处理生成的网页，内容可以根据用户的请求和其他条件而变化。

• 特点：

  • 内容可变：动态网页的内容可以根据用户的请求、数据库查询结果、用户状态等动态生成。

  • 复杂交互：动态网页可以支持更复杂的用户交互，如表单提交、数据验证、用户登录等。

  • 数据库和后端处理：动态网页通常需要与数据库进行交互，并由服务器端的程序处理用户请求。

• 示例：

  • 一个动态网页的示例可以是一个在线商城，用户可以浏览商品、添加到购物车、下订单等操作，而这些操作都需要与服务器端进行交互并动态生成网页内容。

（3）总结

• 静态网页是事先准备好的内容固定的网页，部署简单且加载速度快
• 动态网页是根据用户请求和服务器端处理生成的网页，内容可变且支持复杂的交互操作。

【一】socket服务端搭建

【1】模板

（1）基础模板

• 在web中输入127.0.0.1

• 无法看任何信息

• 因为没有按照HTTP协议传输内容

import socket# 创建socket对象
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 避免重启后端口被占用
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
# 监听端口
server.bind(("127.0.0.1", 8080))
# 创建半连接池
server.listen(5)while True:# 等待连接conn, addr = server.accept()# 接收数据recv_data = conn.recv(1024).decode('utf8')print(f"recv:>>>{recv_data}")# 二级制数据http_data = b"HTTP1.1 200 ok \r\n\r\n"data = b"hello world"# 发送数据conn.send(http_data + data)

（2）web端可以看到信息版

• 按照HTTP协议格式发送
  • 响应首行 响应头 空行 响应体

import socket# 创建socket对象
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 避免重启后端口被占用
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
# 监听端口
server.bind(("127.0.0.1", 8080))
# 创建半连接池
server.listen(5)while True:# 等待连接conn, addr = server.accept()# 接收数据recv_data = conn.recv(1024).decode('utf8')print(f"recv:>>>{recv_data}")# 响应首行 响应头 空行http_data = b"HTTP1.1 200 ok \r\n\r\n"# 二级制数据send_data = b"hello world"# 发送数据conn.send(http_data + send_data)

【2】任务：接收浏览器信息

• 在web中输入任意字符串
  • 在socket中找到这个字符串
• 示例：127.0.0.1:8080/index
  • 拿到index
• 示例：127.0.0.1:8080/home
  • 拿到home
• 将服务端按照空格切分，发现是第二个数据
  • 所以通过recv_data.split(' ')[1]可以拿到

import socket# 创建socket对象
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 避免重启后端口被占用
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
# 监听端口
server.bind(("127.0.0.1", 8080))
# 创建半连接池
server.listen(5)while True:# 等待连接conn, addr = server.accept()# 接收数据recv_data = conn.recv(1024).decode('utf8')print(f"recv:>>>{recv_data.split(' ')[1]}")# 响应首行 响应头 空行http_data = b"HTTP1.1 200 ok \r\n\r\n"# 二级制数据send_data = b"hello world"# 发送数据conn.send(http_data + send_data)

recv:>>>/
recv:>>>/index
recv:>>>/home
recv:>>>/favicon.ico # 现在不用管

【二】基于wsgiref模块

• 内置模块

【1】模板

（1）基础模板

• 访问127.0.0.1:8080
• 便会返回hello world

from wsgiref import simple_serverdef run(request, response):""":param request: 请求相关的数据:param response: 响应相关的数据:return: 返回给客户端的展示数据"""# 固定编写response("200 OK", [])return [b"hello world"]if __name__ == '__main__':# 端口和IPIP = "127.0.0.1"PORT = 8080# 创建服务端对象，只要有请求访问，便会执行run方法server = simple_server.make_server(IP, PORT, run)server.serve_forever()

（2）任务：根据请求返回不同信息

• 同理通过分析response
  • 首先这是一个字典
  • 然后每次浏览器请求的后缀在PATH_INFO
  • 所以根据这个返回不同信息

from wsgiref import simple_serverdef run(request, response):""":param request: 请求相关的数据:param response: 响应相关的数据:return: 返回给客户端的展示数据"""# 固定编写response("200 OK", [])# 获取后缀内容get_path = request.get("PATH_INFO")if get_path == "/index":return [b"welcome index"]elif get_path == "/home":return [b"welcome home"]else:return [b"404 error"]if __name__ == '__main__':# 端口和IPIP = "127.0.0.1"PORT = 8080# 创建服务端对象，只要有请求访问，便会执行run方法server = simple_server.make_server(IP, PORT, run)server.serve_forever()

【2】存在的不足和优化

（1）问题

• 如果网站很多，那么需要人为的写很多的elif
• 每个分支下的功能根据业务逻辑的不同可能会比较复杂的逻辑

（2）函数和模块优化

• urls
  • 后缀与函数名对应关系
  • (‘/index’,register)
  • 后缀专业名词称之为’路由’
  • 函数名专业名词称之为’视图函数’
  • urls.py专业名词称之为’路由层’
• views
  • 专门编写业务逻辑代码
  • 可以是函数 也可以是类
  • 函数专业名词称之为’视图函数’
  • 类专业名词称之为’视图类’
  • views.py专业名词称之为’视图层’
• templates
  • 专门存储html文件
  • html文件专业名词称之为’模板文件’
  • templates文件夹专业名词称之为’模板层’
• static
  • 专门存储静态文件资源
  • 页面所需css文件、js文件、图片文件、第三方文件可统称为’静态资源’

项目文件夹  
├── server.py            // 主应用
├── urls.py             // 对应关系的存储
├── views.py        	// 业务逻辑的编写
├── templates文件夹      // 存储项目所需的html文件
│       └── home.html	// home页面
├── static文件夹         // 存储项目所需的静态文件
│       └── jquery-3.7.1.min.js		// jquery框架
│       └── bootstrap-grid.min.css  // bootstrap框架
......

（3）示例

• server.py：主应用

from wsgiref import simple_server
from urls import urls
from views import errordef run(request, responce):responce('200 OK', []) current_path = request.get("PATH_INFO")func_name = Nonefor url_tuple in urls:  # ('/register', register)if current_path == url_tuple[0]:func_name = url_tuple[1]breakif func_name:res = func_name(request)else:res = error(request) return [res.encode('utf8')]if __name__ == '__main__':server = simple_server.make_server('127.0.0.1', 8080, run)server.serve_forever()

• urls：对应关系的存储

from views import *urls = (('/home', login),('/index', index),
)

• views：业务逻辑代码

# 功能函数
def register(request):return 'home'def index(request):return 'index'def error(request):return open(r'static/error.html', 'r', encoding='utf8').read()

• static->error.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title><meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jquery/3.7.1/jquery.min.js"></script><link rel="stylesheet" href="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/css/bootstrap.min.css"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/js/bootstrap.min.js"></script></head>
<body><h1>404 Error</h1>
</body>
</html>

【三】基于jinjia2模块

【1】任务：页面显示当前时间

• server.py：主应用

  • 不做任何改变

• urls：对应关系的存储

from views import *urls = (('/show_time', show_time),
)

• views：业务逻辑代码

import timedef show_time(request):now_time = time.strftime("%x %X", time.localtime())return open(r"templates/time.html", 'r', encoding='utf8').read().replace("time", now_time)def error(request):return open(r'static/error.html', 'r', encoding='utf8').read()

• templates->time.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title><meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jquery/3.7.1/jquery.min.js"></script><link rel="stylesheet" href="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/css/bootstrap.min.css"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/js/bootstrap.min.js"></script></head>
<body><h1 style="text-align: center">time</h1>
</body>
</html>

【2】jinja2模块

（1）基础介绍

• Jinja2是一个流行的Python模板引擎，它提供了一种灵活而强大的方式来生成动态内容。
• Jinja2模板引擎可以用于各种应用程序，包括Web开发、生成配置文件、邮件模板等。

（2）特点和使用方法

• 模板语法：
  • Jinja2使用一种类似于HTML的模板语法，通过插入变量、控制流语句和过滤器等，可以动态生成内容。
  • 例如，使用{{ variable }}表示插入变量，{% if condition %}...{% endif %}表示条件语句，{% for item in collection %}...{% endfor %}表示循环语句。
• 模板继承：
  • Jinja2支持模板继承，可以定义一个基础模板，然后在子模板中继承基础模板并覆盖特定的部分。
• 过滤器和函数：
  • Jinja2提供了一些内置的过滤器和函数，用于对变量进行格式化、转换和处理。例如，可以使用{{ variable|filter }}的语法来应用过滤器。
• 变量上下文：
  • 在渲染模板时，可以通过向模板引擎提供一个变量上下文来传递数据。
  • 上下文可以是一个字典，其中包含模板中使用的变量和对应的值。
• 扩展和自定义：
  • Jinja2允许通过扩展和自定义来增强模板引擎的功能。
  • 可以编写自定义的过滤器、函数和标签，或者使用现有的扩展库来扩展Jinja2的功能。

【3】使用jinja2模块

（1）演示

• templates -> show_jinja2.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title><meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jquery/3.7.1/jquery.min.js"></script><link rel="stylesheet" href="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/css/bootstrap.min.css"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/js/bootstrap.min.js"></script></head>
<body>
<h1>字典数据展示</h1>
<p>{{ user }}</p>
<p>{{ user.name }}</p>
<p>{{ user['pwd'] }}</p>
<p>{{ user.get('hobby') }}</p>
<h1>列表数据展示</h1>
<p>{% for i in new_list %}<span>元素:{{ i }}</span>{% endfor %}
</p>
</body>
</html>

• views

import time
from jinja2 import Template# 功能函数
def show_time(request):now_time = time.strftime("%x %X", time.localtime())return open(r"templates/time.html", 'r', encoding='utf8').read().replace("time", now_time)def show_jinja2(request):user_dict = {"name": "bruce", "age": 18, "hobby": "playing"}new_list = ["aa", "bb", "cc", 11, 22, 33]data = open("templates/show_jinja2.html", 'r', encoding='utf8').read()temp_obj = Template(data)res = temp_obj.render({"user": user_dict, "new_list": new_list})return resdef error(request):return open(r'static/error.html', 'r', encoding='utf8').read()

• urls

from views import *urls = (('/show_time', show_time),('/show_jinja2', show_jinja2),
)

（2）任务：页面显示时间

• templates->time.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>Title</title><meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1.0"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/jquery/3.7.1/jquery.min.js"></script><link rel="stylesheet" href="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/css/bootstrap.min.css"><script src="https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.4.1/js/bootstrap.min.js"></script></head>
<body><h1 style="text-align: center">{{ time }}</h1>
</body>
</html>

• views

import time
from jinja2 import Template# 功能函数
def show_time(request):now_time = time.strftime("%x %X", time.localtime())return open(r"templates/time.html", 'r', encoding='utf8').read().replace("time", now_time)def show_time_jinja2(request):now_time = time.strftime("%x %X", time.localtime())data = open(r"templates/time.html", 'r', encoding='utf8').read()temp_obj = Template(data)res = temp_obj.render({"time":now_time})return resdef error(request):return open(r'static/error.html', 'r', encoding='utf8').read()

• urls

from views import *urls = (('/show_time', show_time),('/show_time_jinja2', show_time_jinja2)
)

【四】网络框架和MVC架构

【1】网络框架

• 网络框架是一种软件框架，用于构建Web应用程序。它提供了一系列工具、库和规范，以简化Web开发过程，包括路由处理、请求处理、模板引擎、数据库连接等功能。
• 网络框架通常提供了一种结构和组织应用程序的方式，使得开发者可以更加高效地开发和维护Web应用程序。
• 网络框架可以是基于某种编程语言的，如Python的Flask和Django框架，JavaScript的Express框架等。

【2】MVC架构

• MVC（Model-View-Controller）是一种常见的软件设计模式，用于组织和分离应用程序的逻辑和视图。
• MVC架构将应用程序分为三个核心组件：
  • 模型（Model）：负责处理数据和业务逻辑。模型通常与数据库交互，处理数据的读取、写入和验证等操作。
  • 视图（View）：负责展示数据给用户，并接收用户的输入。视图通常是用户界面的一部分，如网页、移动应用程序的界面等。
  • 控制器（Controller）：负责处理用户的请求，协调模型和视图之间的交互。控制器接收用户的输入，根据业务逻辑来更新模型，并将更新后的数据传递给视图进行展示。
• MVC架构的优势在于将应用程序的不同功能模块进行了分离，使得代码更加可维护、可扩展和易于测试。

【3】小结

• 在Web开发中，网络框架通常采用MVC架构来组织应用程序的代码。
• 框架提供了路由处理、请求处理和模板引擎等功能，而开发者则可以按照MVC的思想将应用程序的逻辑和视图进行分离，提高开发效率和代码质量。
• 通过网络框架和MVC架构的结合，开发者可以更好地组织和管理Web应用程序，并实现灵活、可扩展的应用开发。

【五】主流后端框架

【1】Django

（1）介绍

• Django是一个使用Python编写的高级Web应用程序框架。它以快速开发和可扩展性为目标，提供了一系列工具和功能，使得构建复杂的Web应用程序变得简单和高效。

（2）特点

• 完整的功能集：Django提供了许多内置的功能和模块，包括数据库ORM、表单处理、用户认证、管理界面等。这些功能的集成使得开发者可以更快速地构建功能完善的Web应用程序，而无需从头开始编写大量的代码。
• 高度可扩展：Django采用了松散耦合的设计，使得开发者可以方便地扩展和定制应用程序。它支持插件和第三方应用的集成，以及自定义模型、视图和模板等。
• 强大的模板引擎：Django的模板引擎提供了丰富的模板语法和功能，使得开发者可以轻松地生成动态内容和处理数据。它支持模板继承、过滤器、标签等特性，使得模板的重用和组织变得更加简单。
• 自动化的管理界面：Django自带了一个强大的管理界面，可以自动生成数据库管理界面，使得开发者可以方便地管理和操作数据。这个管理界面提供了增删改查等常见操作的功能，并且可以进行自定义扩展。

（3）组成结构

• Django的组成结构基于MVC（Model-View-Controller）架构，但在Django中，通常称之为MTV（Model-Template-View）：
  • 模型（Model）：模型负责处理数据和业务逻辑。它定义了数据模型和数据库表之间的映射关系，并提供了对数据的增删改查等操作。
  • 模板（Template）：模板负责展示数据给用户。它使用Django的模板语言，将数据和逻辑结合起来生成最终的HTML页面。
  • 视图（View）：视图负责处理用户的请求和逻辑处理。它接收用户的请求，从数据库中获取数据，然后将数据传递给模板进行渲染，并返回生成的HTML页面给用户。

【2】Flask

（1）介绍

• Flask是一个使用Python编写的微型Web框架，它以简洁和灵活为特点。Flask提供了一些基本的工具和库，使得构建Web应用程序变得简单和可扩展。

（2）特点

• 简洁而灵活：Flask的设计理念是保持简单和可扩展性，它提供了一些核心功能，但并没有强制性的约束。开发者可以根据需求自由选择和集成其他库和工具，以满足特定的应用需求。
• 轻量级：Flask是一个轻量级的框架，它的核心库非常小巧，并且没有多余的依赖。这使得Flask在资源消耗和性能方面表现出色，适合构建小型和简单的Web应用程序。
• 易学易用：Flask的API设计简单直观，容易学习和使用。它提供了路由处理、请求处理、模板引擎等基本功能，使得开发者可以快速上手并进行开发。
• 可扩展性：尽管Flask本身是一个微型框架，但它支持通过插件和扩展来增加功能。开发者可以根据需要选择和集成各种扩展，以满足特定的应用需求。

【3】Tornado

（1）介绍

• Tornado是一个使用Python编写的高性能Web框架和异步网络库。它以处理大量并发连接和高性能为目标，适用于构建高性能的Web应用程序和实时Web服务。

（2）特点

• 高性能：Tornado采用了异步的事件驱动编程模型，通过非阻塞的I/O操作和事件循环机制，实现了高性能的网络通信。它可以处理大量的并发连接，并具有出色的响应能力。
• 内置异步支持：Tornado内置了对异步编程的支持，包括异步请求处理、异步HTTP客户端和异步数据库访问等。这使得开发者可以编写高效的异步代码，处理并发请求和I/O操作。
• 轻量级：Tornado是一个轻量级的框架，它的核心库非常小巧，并且没有多余的依赖。这使得Tornado在资源消耗和性能方面表现出色，适合构建高性能的Web应用程序。
• WebSocket支持：Tornado提供了对WebSocket的原生支持，使得开发者可以方便地构建实时Web应用程序和实时通信服务。

【4】FastAPI

（1）介绍

• FastAPI是一个使用Python编写的现代化Web框架，它旨在提供高性能和易用性。FastAPI基于Python 3.7+的类型注解和异步编程模型，使得开发者可以快速构建高性能的Web API应用程序。

（2）特点

• 高性能：FastAPI基于异步编程模型，利用Python 3.7+的类型注解和静态类型检查，实现了高性能的请求处理。它使用基于Starlette的异步服务器，能够处理大量的并发请求。
• 快速开发：FastAPI的设计目标是提供快速开发的体验。它提供了自动生成API文档、输入数据验证、请求处理等功能，使得开发者可以快速构建和部署Web API应用程序。
• 类型注解和自动文档：FastAPI利用Python的类型注解，可以自动生成API文档和输入数据验证。开发者可以通过类型注解定义输入和输出的数据模型，并自动生成交互式的API文档。
• 异步支持：FastAPI完全支持异步编程，可以处理异步请求和异步操作。它基于Python的协程和异步IO，能够处理高并发和高负载的请求。