python模拟Django框架实例

一、python实现web服务器

web开发首先要有web服务器才行。比如apache，但是在开发阶段最好有一个简单方便的开发服务器，
容易重启进行调试，等开发调试完毕后，再将代码部署到成熟稳定高效的web服务器。

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server

# 定义一个输出 hello world 和环境变量的简单web应用程序
def hello_app(environ, start_response):
 # 输出 http 头，text/plain 表示是纯文本
 start_response('200 OK', [('Content-type','text/plain')])
 # 准备输出的内容
 content = []
 content.append('Hello world')
 for key, value in environ.items():
  content.append('%s : %s' % (key, value))
 # 输出，根据 wsgi 协议，返回的需要是一个迭代器，返回一个 list 就可以
 return ['\n'.join(content)]

# 构造开发服务器对象，设置绑定的地址和端口，并把 hello world 应用程序传给他
server = simple_server.make_server('localhost', 8080, hello_app)
# 启动开发服务器
server.serve_forever()

执行上面这个程序后，打开浏览器，访问一个以 http://localhost:8080 开头的网址即可看到 environ 所包含的内容。

（截取一小部分）

二、基础知识

浏览器和web应用之间使用的是http协议，它规定了请求和响应的格式。
1、请求包(Http Request)
请求主要包括请求的方法，请求的URL，请求头，请求体。
请求的方法http规定有GET, POST, PUT, DELETE，只不过通过浏览器发起的web请求一般只涉及GET和POST请求。
GET一般用来获取服务器内容，POST类似修改内容，PUT添加，DELETE删除。
一般通过提交html的form表单发起POST请求。成功后需要进行重定向。
从协议上看GET，HTTP请求最大的区别就是GET请求没有请求体，而POST请求有。这就意味着可以通过POST请求
向服务器发送大量数据，如上传文件等，当然GET请求也可以通过URL本身以及其参数向服务器传递参数，比如
url?arg1=value&arg2=value
请求头就是包含了请求包的描述信息。比如编码，包长度等。
2、响应包（Http Response）
http的响应包的格式更简单一些，包括状态码，响应头和响应体，状态码表示该请求的结果，比如
200表示成功
404表示资源没有找到
500表示服务器错误
301表示资源已经换了地址，客户端需要跳转。
响应头和请求头类似，包括一些描述信息，响应体一般就是输出内容了，大部分是页面html代码。
3、请求的生命周期
1. web服务器接收到原始的http请求后进行一定程度的包装再交给web应用程序
2. web应用程序处理后，再以一定的格式返回数据给web服务器
3. web服务器再将数据包装成http响应包返回给浏览器。
4、关于cgi
cgi（common gateway interface）就是web服务器与web应用程序之间的一个古老的协议，在cgi协议中，
web服务器将http请求的各种信息放到cgi应用程序的环境变量中，cgi应用程序再通过标准输出，输出它的响应头
和相应内容给web服务器。
上面用到的开发服务器与应用程序之间所使用的协议叫做wsgi，它和cgi类似，同样将请求包装成一种key-value对，
只不过cgi通过环境变量传给cgi应用程序，而wsgi直接使用python的字典对象来传递。
hello_app的第一个参数environ就是包含请求信息的字典对象，第二个参数是个函数，web应用程序在输出响应内容
前需要先调用它来输出状态码和响应头。
处理web请求和响应这里使用webob模块来处理请求和响应，需要安装，这里首先要安装setuptools模块，一个包管理的工具，可以通过这个工具自动下载需要的软件包，类似ubuntu的app-get。下面是地址：http://pypi.python.org/pypi/setuptools安装结束，可以直接在命令行中输入：easy_install webob这样就会自动下载安装。

简单使用：

>>> # 导入 Request 对象

>>> from webob import Request

>>> environ = {}

>>> # 使用 Request 来包装 environ 字典

>>> req = Request(environ)

使用一个Request类来包装environ，然后通过Request对象的属性和方法对environ进行访问。由于只有在一个web环境才能得到一个真实的environ字典，为了方便大家在shell中进行测试，webob提供了一个模拟简单web请求的方法:

也可以通过req查找其它有用的信息

同时也可以通过webob模块中的Response对象来包装响应信息。

下面使用webob模块重写之前的hello_app

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from webob import Request, Response


# 我们顺便增加了一个功能，就是根据用户在 URL 后面传递的参数
# 显示相应的内容
def hello_app(request):
 content = []
 # 获取 get 请求的参数
 content.append('Hello %s'%request.GET['name'])
 # 输出所有 environ 变量
 for key, value in request.environ.items():
  content.append('%s : %s' % (key, value))

 response = Response(body='\n'.join(content))
 response.headers['content-type'] = 'text/plain'
 return response

# 对请求和响应进行包装
def wsgi_wrapper(environ, start_response):
 request = Request(environ)
 response = hello_app(request)
 # response 对象本身也实现了与 wsgi 服务器之间通讯的协议，
 # 所以可以帮我们处理与web服务器之间的交互。
 # 这一句比较奇怪，对象使用括号是什么意思。。。。
 return response(environ, start_response)

server = simple_server.make_server('localhost', 8080, wsgi_wrapper)
server.serve_forever()

为了让 wsgi_wrapper 更加通用一点，可以把它设计成装饰器的形式：

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from webob import Request, Response

# 写成装饰器的 wsgi_wrapper
def wsgi_wrapper(func):
 def new_func(environ, start_response):
  request = Request(environ)
  response = func(request)
  return response(environ, start_response)
 new_func.__name__ = func.__name__
 new_func.__doc__ = func.__doc__
 return new_func

# 应用程序
@wsgi_wrapper
def hello_app(request):
 content = []
 content.append('Hello %s'%request.GET['name'])
 for key, value in request.environ.items():
  content.append('%s : %s' % (key, value))

 response = Response(body='\n'.join(content))
 response.headers['content-type'] = 'text/plain'
 return response

server = simple_server.make_server('localhost', 8080, hello_app)
server.serve_forever()

三、模板
果然，还是需要用到模板，不能总是直接在Response中写上长串的html代码。
python中的模板引擎主要有mako, genshi, jinjia等。
mako 主要特点在于模板里面可以比较方便的嵌入Python代码，而且执行效率一流；
genshi 的特点在于基于 xml，非常简单易懂的模板语法，对于热爱xhtml的朋友来说是很好的选择，
同时也可以嵌入Python 代码，实现一些复杂的展现逻辑；
jinja 和genshi 一样拥有很简单的模板语法，只是不依赖于 xml 的格式，同样很适合设计人员直接进行模板的制作，
同时也可以嵌入Python 代码实现一些复杂的展现逻辑。

这里使用Mako，地址http://pypi.python.org/pypi/Mako，下载python setup.py install进行安装
简单的模块例子：

## -*- coding: utf-8 -*-
<html>
 <head>
 <title>简单mako模板</title>
 </head>
 <body>
 <h5>Hello ${name}!</h5>
 <ul>
  % for key, value in data.items():
  <li>
  ${key} - ${value}
  <li>
  % endfor
 </ul>
 </body>
</html>

保存为simple.html文件，然后需要给模板对象传递data和name两个参数，然后进行渲染，就可以输入html内容

# -*- coding: utf-8 -*-
# 导入模板对象
from mako.template import Template
# 使用模板文件名构造模板对象
tmpl = Template(filename='./simple.html', output_encoding='utf-8')
# 构造一个简单的字典填充模板，并print出来
print tmpl.render(name='python', data = {'a':1, 'b':2})

保存为test_template.py文件，运行就可以输入内容：
$ python test_template.py

<html>
 <head>
 <title>简单mako模板</title>
 </head>
 <body>
 <h5>Hello python!</h5>
 <ul>
  <li>
  a - 1
  <li>
  <li>
  b - 2
  <li>
 </ul>
 </body>
</html>

下面对hello_app程序进行重构：
1. 把 wsgi_wrapper 单独放到通用模块 utils.py：

# -*- coding: utf-8 -*-
from webob import Request

def wsgi_wrapper(func):
 def new_func(environ, start_response):
  request = Request(environ)
  response = func(request)
  return response(environ, start_response)
 new_func.__name__ = func.__name__
 new_func.__doc__ = func.__doc__
 return new_func

2. 把 hello_app 给彻底独立出来，形成单独的模块 controller.py ：

# -*- coding: utf-8 -*-
from utils import wsgi_wrapper
from webob import Response
from mako import Template

# 整合了模板功能的 hello_app
@wsgi_wrapper
def hello_app(request):
 tmpl = Template(filename='./simple.html', output_encoding='utf-8')
 content = tmpl.render(name=request.GET['name'], data=request.environ)
 return Response(body=content)

3. 这样 main.py 就变成这样了：

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from controller import hello_app

server = simple_server.make_server('localhost', 8080, hello_app)
server.serve_forever()

四、ORM(Object Relation Mapping，对象关系映射)
终于也要这一步了，作为web应用，还是需要与数据库进行合作。
这里使用sqlalchemy，是一个 ORM （对象-关系映射）库，提供Python对象与关系数据库之间的映射。和Django的models
用法很像，也是可以通过python代码来创建数据库表，并进行操作。
sqlalchemy 还可以自动映射 Python 对象的继承，可以实现eager loading、lazy loading，可以直接将 Model 映射到自定
义的 SQL 语句，支持n多的数据库等等等等。可以说 sqlalchemy 既有不输于 Hibernate 的强大功能，同时不失 Python
的简洁优雅。
使用方法：

# -*- coding: utf-8 -*-
from sqlalchemy import *
from sqlalchemy.orm import sessionmaker, scoped_session
from sqlalchemy.ext.declarative import declarative_base

# 创建数据库引擎，这里我们直接使用 Python2.5 自带的数据库引擎：sqlite，
# 直接在当前目录下建立名为 data.db 的数据库
engine = create_engine('sqlite:///data.db')
# sqlalchemy 中所有数据库操作都要由某个session来进行管理
# 关于 session 的详细信息请参考：http://www.sqlalchemy.org/docs/05/session.html
Session = scoped_session(sessionmaker(autocommit=False, autoflush=False, bind=engine))
Base = declarative_base()

class Dictionary(Base):
 # Python 对象对应关系数据库的表名
 __tablename__ = 't_dictionary'
 # 定义自动，参数含义分别为：数据库字段名，字段类型，其他选项
 key = Column('key', String(255), primary_key=True)
 value = Column('value', String(255))

# 创建数据库
Base.metadata.create_all(engine)

session = Session()
for item in ['python','ruby','java']:
 # 构造一个对象
 dictionary = Dictionary(key=item, value=item.upper())
 # 告诉 sqlalchemy ，将该对象加到数据库
 session.add(dictionary)

# 提交session，在这里才真正执行数据库的操作，添加三条记录到数据库
session.commit()

# 查询数据库中Dictionary对象对应的数据
for dictionary in session.query(Dictionary):
 print dictionary.key, dictionary.value

上面的代码你执行两遍就会报错，为什么。。。因为插入数据库的主键重复了。。。。
这样就可以整合到之前的controller.py文件中

# -*- coding: utf-8 -*-
from utils import wsgi_wrapper
from webob import Response
from mako.template import Template
# 导入公用的 model 模块
from model import Session, Dictionary

@wsgi_wrapper
def hello_app(request):
 session = Session()
 # 查询到所有 Dictionary 对象
 dictionaries = session.query(Dictionary)
 # 然后根据 Dictionary 对象的 key、value 属性把列表转换成一个字典
 data = dict([(dictionary.key, dictionary.value) for dictionary in dictionaries])

 tmpl = Template(filename='./simple.html', output_encoding='utf-8')
 content = tmpl.render(name=request.GET['name'], data=data)
 return Response(body=content)

五、URL分发控制
给不同的资源设计不同的 URL，客户端请求这个 URL，web应用程序再根据用户请求的 URL 定位到具体功能并执行之。
提供一个干净的 URL 有很多好处：
1. 可读性，通过 URL 就可以大概了解其提供什么功能
2. 用户容易记住也方便直接输入
3.设计良好的 URL 一般都更短小精悍，对搜索引擎也更友好
使用selector模块来处理url映射
下载地址http://pypi.python.org/pypi/selector，下载那个source文件进行python setup.py install
首先把urls的配置单独放到urls.py中

# -*- coding: utf-8 -*-
from controller import hello_app
mappings = [('/hello/{name}', {'GET':hello_app})]

修改main.py

# -*- coding: utf-8 -*-
from wsgiref import simple_server
from urls import mappings
from selector import Selector

# 构建 url 分发器
app = Selector(mappings)
server = simple_server.make_server('localhost', 8080, app)
server.serve_forever()

然后，在 hello_app 中就可以通过 environ['wsgiorg.routing_args'] 获取到 name 参数了，
不过在 wsgi_wrapper 其实还可以进一步简化 hello_app 的工作：直接把解析得到的参数
当作函数参数传过去！修改 utils.py：

from webob import Request

def wsgi_wrapper(func):
 def new_func(environ, start_response):
  request = Request(environ)
  position_args, keyword_args = environ.get('wsgiorg.routing_args', ((), {}))
  response = func(request, *position_args, **keyword_args)
  return response(environ, start_response)
 new_func.__name__ = func.__name__
 new_func.__doc__ = func.__doc__
 return new_func

那 hello_app 就可以改成这样了：

...
@wsgi_wrapper
def hello_app(request, name=''):
 ...
 content = tmpl.render(name=name, data=data)
 return Response(body=content)
执行main.py，访问http://localhost:8080/hello/Python

总结
以上部分的实现，就是类似Django框架中的几个主要的功能模块，希望对大家的学习有所帮助。

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