Web开发
Web应用开发可以说是目前软件开发中最重要的部分。由于Python是一种解释型的脚本语言,不仅开发效率高,而且运行速度快,所以非常适合用来做Web开发。
HTTP协议简介
在Web应用中,服务器把网页传给浏览器,实际上就是把网页的HTML代码发送给浏览器,让浏览器显示出来。而浏览器和服务器之间的传输协议是HTTP,所以:
- HTML是一种用来定义网页的文本,会HTML,就可以编写网页;
- HTTP是在网络上传输HTML的协议,用于浏览器和服务器的通信。
HTTP请求
Web采用的HTTP协议采用了非常简单的请求-响应模式,从而大大简化了开发。当我们编写一个页面时,我们只需要在HTTP响应中吧HTML发送出去,不需要考虑如何附带图片、视频等,浏览器如果需要请求图片和视频,它会发送另一个HTTP请求,因此,一个HTTP请求只能处理一个资源。
HTTP格式
每个HTTP请求和响应都遵循相同的格式,一个HTTP包含Header和Body两部分,其中Body是可选的。
HTTP协议是一种文本协议,所以,它的格式也非常简单。HTTP GET请求的格式:
POST /path HTTP/1.1
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3
body data goes here...
每个Header一行一个,换行符是\r\n
。
当遇到连续两个\r\n
时,Header部分结束,后面的数据全部是Body。
POST表示一个读取请求,将从服务器获得网页数据,/
表示URL的路径,URL总是以/
开头,/
就表示首页,最后的HTTP/1.1
指示采用的HTTP协议版本是1.1。目前HTTP协议的版本就是1.1,但是大部分服务器也支持1.0版本,主要区别在于1.1版本允许多个HTTP请求复用一个TCP连接,以加快传输速度。
注意,Body的数据类型由Content-Type头来确定,如果是网页,Body就是文本,如果是图片,Body就是图片的二进制数据。
当存在Content-Encoding时,Body数据是被压缩的,最常见的压缩方式是gzip,所以,看到Content-Encoding: gzip时,需要将Body数据先解压缩,才能得到真正的数据。压缩的目的在于减少Body的大小,加快网络传输。
从第二行开始,每一行都类似于key: value:
Host: www.sina.com.cn
表示请求的域名是www.sina.com.cn。如果一台服务器有多个网站,服务器就需要通过Host来区分浏览器请求的是哪个网站。
HTTP响应的格式:
200 OK
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3
body data goes here...
200
表示一个成功的响应,后面的OK是说明。失败的响应有404 Not Found:网页不存在,500 Internal Server Error:服务器内部出错,等等。
Content-Type: text/html
Content-Type指示响应的内容,这里是text/html表示HTML网页。请注意,浏览器就是依靠Content-Type来判断响应的内容是网页还是图片,是视频还是音乐。浏览器并不靠URL来判断响应的内容,所以,即使URL是http://example.com/abc.jpg,它也不一定就是图片。
WSGI接口
一个Web应用的本质就是:
- 浏览器发送一个HTTP请求;
- 服务器收到请求,生成一个HTML文档;
- 服务器把HTML文档作为HTTP响应的Body发送给浏览器;
- 浏览器收到HTTP响应,从HTTP Body取出HTML文档并显示。
所以,最简单的Web应用就是先把HTML用文件保存好,用一个现成的HTTP服务器软件,接收用户请求,从文件中读取HTML,返回。Apache、Nginx等这些常见的静态服务器就是干这件事情的。
如果要动态生成HTML,就需要把上述步骤自己来实现。不过,接收HTTP请求、解析HTTP请求、发送HTTP响应都是苦力活,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:Web Server Gateway Interface。
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。
Python内置了一个WSGI服务器,这个模块叫wsgiref,它是用纯Python编写的WSGI服务器的参考实现。所谓“参考实现”是指该实现完全符合WSGI标准,但是不考虑任何运行效率,仅供开发和测试使用。
复杂的Web应用程序,光靠一个WSGI函数来处理还是太底层了,我们需要在WSGI之上再抽象出Web框架,进一步简化Web开发。
使用Web框架
由于用Python开发一个Web框架十分容易,所以Python有上百个开源的Web框架。这里我们先不讨论各种Web框架的优缺点,常见的Python Web框架有:
- Flask:比较流行的Python Web框架;
- Django:全能型Web框架;
- web.py:一个小巧的Web框架;
- Bottle:和Flask类似的Web框架;
- Tornado:Facebook的开源异步Web框架。
当然了,因为开发Python的Web框架也不是什么难事,我们后面也会讲到开发Web框架的内容。
使用模板
俗话说得好,不懂前端的Python工程师不是好的产品经理。有Web开发经验的同学都明白,Web App最复杂的部分就在HTML页面。HTML不仅要正确,还要通过CSS美化,再加上复杂的JavaScript脚本来实现各种交互和动画效果。总之,生成HTML页面的难度很大。
由于在Python代码里拼字符串是不现实的,所以,模板技术出现了。
使用模板,我们需要预先准备一个HTML文档,这个HTML文档不是普通的HTML,而是嵌入了一些变量和指令,然后,根据我们传入的数据,替换后,得到最终的HTML,发送给用户:
这就是传说中的MVC:Model-View-Controller,中文名“模型-视图-控制器”。
Python处理URL的函数就是C:Controller,Controller负责业务逻辑,比如检查用户名是否存在,取出用户信息等等;
包含变量{{ name }}的模板就是V:View,View负责显示逻辑,通过简单地替换一些变量,View最终输出的就是用户看到的HTML。
MVC中的Model在哪?Model是用来传给View的,这样View在替换变量的时候,就可以从Model中取出相应的数据。
上面的例子中,Model就是一个dict:
{ 'name': 'Michael' }
只是因为Python支持关键字参数,很多Web框架允许传入关键字参数,然后,在框架内部组装出一个dict作为Model。
通过MVC,我们在Python代码中处理M:Model和C:Controller,而V:View是通过模板处理的,这样,我们就成功地把Python代码和HTML代码最大限度地分离了。
使用模板的另一大好处是,模板改起来很方便,而且,改完保存后,刷新浏览器就能看到最新的效果,这对于调试HTML、CSS和JavaScript的前端工程师来说实在是太重要了。
有了MVC,我们就分离了Python代码和HTML代码。HTML代码全部放到模板里,写起来更有效率。
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