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用 Python 写一个简单的Web框架

Python开发者  · 公众号  · Python  · 2017-06-07 20:09

正文

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来源：RussellLuo

www.cnblogs.com/russellluo/p/3338616.html

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  • 一、概述

  • 二、从demo_app开始

  • 三、WSGI中的application

  • 四、区分URL

  • 五、重构

    • 1、正则匹配URL

    • 2、DRY

    • 3、抽象出框架

  • 六、参考

一、 概述


在Python中，WSGI（Web Server Gateway Interface）定义了Web服务器与Web应用（或Web框架）之间的标准接口。在WSGI的规范下，各种各样的Web服务器和Web框架都可以很好的交互。


由于WSGI的存在，用Python写一个简单的Web框架也变得非常容易。然而，同很多其他的强大软件一样，要实现一个功能丰富、健壮高效的Web框架并非易事；如果您打算这么做，可能使用一个现成的Web框架（如 Django、Tornado、web.py 等）会是更合适的选择。


本文尝试写一个类似web.py的Web框架。好吧，我承认我夸大其辞了：首先，web.py并不简单；其次，本文只重点实现了 URL调度（URL dispatch）部分。


二、从demo_app开始


首先，作为一个初步体验，我们可以借助 wsgiref.simple_server 来搭建一个简单无比（trivial）的Web应用：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

from wsgiref.simple_server import make_server , demo_app

httpd = make_server ( '' , 8086 , demo_app )

sa = httpd . socket . getsockname ()

print 'http://{0}:{1}/' . format ( * sa )

# Respond to requests until process is killed

httpd . serve_forever ()


运行脚本：


$ python code .py

http :// 0.0.0.0 : 8086 /


打开浏览器，输入http://0.0.0.0:8086/后可以看到：一行”Hello world!” 和 众多环境变量值。


三、WSGI中的application


WSGI中规定：application是一个 可调用对象（callable object），它接受 environ 和 start_response 两个参数，并返回一个 字符串迭代对象。


其中，可调用对象 包括 函数、方法、类 或者 具有__call__方法的 实例；environ 是一个字典对象，包括CGI风格的环境变量（CGI-style environment variables）和 WSGI必需的变量（WSGI-required variables）；start_response 是一个可调用对象，它接受两个 常规参数（status，response_headers）和 一个 默认参数（exc_info）；字符串迭代对象 可以是 字符串列表、生成器函数 或者 具有__iter__方法的可迭代实例。更多细节参考 Specification Details。


The Application/Framework Side 中给出了一个典型的application实现：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

"""application.py"""

def simple_app ( environ , start_response ) :

"""Simplest possible application object"""

status = '200 OK'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

start_response ( status , response_headers )

return [ 'Hello world!\n' ]


现在用simple_app来替换demo_app：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

"""code.py"""

from wsgiref.simple_server import make_server

from application import simple_app as app

if __name__ == '__main__' :

httpd = make_server ( '' , 8086 , app )

sa = httpd . socket . getsockname ()

print 'http://{0}:{1}/' . format ( * sa )

# Respond to requests until process is killed

httpd . serve_forever ()


运行脚本code.py后，访问http://0.0.0.0:8086/就可以看到那行熟悉的句子：Hello world!


四、区分URL


倒腾了一阵子后，您会发现不管如何改变URL中的path部分，得到的响应都是一样的。因为simple_app只识别host+port部分。


为了对URL中的path部分进行区分处理，需要修改application.py的实现。


首先，改用 类 来实现application：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

"""application.py"""

class my_app :

def __init__ ( self , environ , start_response ) :

self . environ = environ

self . start = start_response

def __iter__ ( self ) :

status = '200 OK'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

self . start ( status , response_headers )

yield "Hello world!\n"


然后，增加对URL中path部分的区分处理：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

"""application.py"""

class my_app :

def __init__ ( self , environ , start_response ) :

self . environ = environ

self . start = start_response

def __iter__ ( self ) :

path = self . environ [ 'PATH_INFO' ]

if path == "/" :

return self . GET_index ()

elif path == "/hello" :

return self . GET_hello ()

else :

return self . notfound ()

def GET_index ( self ) :

status = '200 OK'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

self . start ( status , response_headers )

yield "Welcome!\n"

def GET_hello ( self ) :

status = '200 OK'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

self . start ( status , response_headers )

yield "Hello world!\n"

def notfound ( self ) :

status = '404 Not Found'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

self . start ( status , response_headers )

yield "Not Found\n"


修改code.py中的from application import simple_app as app，用my_app来替换simple_app后即可体验效果。


五、重构


上面的代码虽然奏效，但是在编码风格和灵活性方面有很多问题，下面逐步对其进行重构。


1、正则匹配URL


消除URL硬编码，增加URL调度的灵活性：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

"""application.py"""

import re ##########修改点

class my_app :

urls = (

( "/" , "index" ),

( "/hello/(.*)" , "hello" ),

) ##########修改点

def __init__ ( self , environ , start_response ) :

self . environ = environ

self . start = start_response

def __iter__ ( self ) : ##########修改点

path = self . environ [ 'PATH_INFO' ]

method = self . environ [ 'REQUEST_METHOD' ]

for pattern , name in self . urls :

m = re . match ( '^' + pattern + '$' , path )

if m :

# pass the matched groups as arguments to the function

args = m . groups ()

funcname = method . upper () + '_' + name

if hasattr ( self , funcname ) :

func = getattr ( self , funcname )

return func ( * args )

return self . notfound ()

def GET_index ( self ) :

status = '200 OK'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

self . start ( status , response_headers )

yield "Welcome!\n"

def GET_hello ( self , name ) : ##########修改点

status = '200 OK'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

self . start ( status , response_headers )

yield "Hello %s!\n" % name

def notfound ( self ) :

status = '404 Not Found'

response_headers = [( 'Content-type' , 'text/plain' )]

self . start ( status , response_headers )

yield "Not Found\n"


2、DRY


消除GET_*方法中的重复代码，并且允许它们返回字符串：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

"""application.py"""

import re

class my_app :

urls = (

( "/" , "index" ),

( "/hello/(.*)" , "hello" ),

)

def __init__ ( self , environ , start_response ) : ##########修改点

self . environ = environ

self . start = start_response

self . status = '200 OK'

self . _headers = []

def __iter__ ( self ) : ##########修改点

result = self . delegate ()

self . start ( self . status , self . _headers )

# 将返回值result（字符串 或者 字符串列表）转换为迭代对象

if isinstance ( result , basestring ) :

return iter ([ result ])

else :

return iter ( result )

def delegate ( self ) : ##########修改点

path = self . environ [ 'PATH_INFO' ]

method = self . environ [ 'REQUEST_METHOD' ]

for pattern , name in self . urls :

m = re . match ( '^' + pattern + '$' , path )

if m :

# pass the matched groups as arguments to the function

args = m . groups ()

funcname = method . upper () + '_' + name

if hasattr ( self , funcname ) :

func = getattr ( self , funcname )

return func ( * args )

return self . notfound ()

def header ( self , name , value ) : ##########修改点

self . _headers . append (( name , value ))

def GET_index ( self ) : ##########修改点

self . header ( 'Content-type' , 'text/plain' )

return "Welcome!\n"

def GET_hello ( self , name ) : ##########修改点

self . header ( 'Content-type' , 'text/plain' )

return "Hello %s!\n" % name

def notfound ( self ) : ##########修改点

self . status = '404 Not Found'

self . header ( 'Content-type' , 'text/plain' )

return "Not Found\n"


3、抽象出框架


为了将类my_app抽象成一个独立的框架，需要作出以下修改：


  • 剥离出其中的具体处理细节：urls配置 和 GET_*方法（改成在多个类中实现相应的GET方法）

  • 把方法header实现为类方法（classmethod），以方便外部作为功能函数调用

  • 改用 具有__call__方法的 实例 来实现application


修改后的application.py（最终版本）：


#!/usr/bin/env python

# -*- coding: utf-8 -*-

"""application.py"""

import re

class my_app :

"""my simple web framework"""

headers = []

def __init__ ( self , urls = (), fvars = {}) :

self . _urls = urls

self . _fvars = fvars

def __call__ ( self , environ , start_response ) :

self . _status = '200 OK' # 默认状态OK

del self . headers [ : ] # 清空上一次的headers







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