如何用Python寫一個簡單的Web框架

如何用Python寫一個簡單的Web框架，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

一、概述

在Python中，WSGI(Web Server Gateway  Interface)定義了Web服務器與Web應用(或Web框架)之間的標準接口。在WSGI的規范下，各種各樣的Web服務器和Web框架都可以很好的交互。

由于WSGI的存在，用Python寫一個簡單的Web框架也變得非常容易。然而，同很多其他的強大軟件一樣，要實現一個功能豐富、健壯高效的Web框架并非易事;如果您打算這么做，可能使用一個現成的Web框架(如  Django、Tornado、web.py 等)會是更合適的選擇。

嘗試寫一個類似web.py的Web框架。好吧，我承認我夸大其辭了：首先，web.py并不簡單;其次，只重點實現了 URL調度(URL  dispatch)部分。

二、從demo_app開始

首先，作為一個初步體驗，我們可以借助 wsgiref.simple_server 來搭建一個簡單無比(trivial)的Web應用：

#!/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()

運行腳本：

$ python code.py  http://0.0.0.0:8086/

打開瀏覽器，輸入http://0.0.0.0:8086/后可以看到：一行”Hello world!” 和 眾多環境變量值。

三、WSGI中的application

WSGI中規定：application是一個 可調用對象(callable object)，它接受 environ 和 start_response  兩個參數，并返回一個 字符串迭代對象。

其中，可調用對象 包括 函數、方法、類 或者 具有__call__方法的 實例;environ  是一個字典對象，包括CGI風格的環境變量(CGI-style environment variables)和 WSGI必需的變量(WSGI-required  variables);start_response 是一個可調用對象，它接受兩個 常規參數(status，response_headers)和 一個  默認參數(exc_info);字符串迭代對象 可以是 字符串列表、生成器函數 或者 具有__iter__方法的可迭代實例。更多細節參考  Specification Details。

The Application/Framework Side 中給出了一個典型的application實現：

#!/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']

現在用simple_app來替換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()

運行腳本code.py后，訪問http://0.0.0.0:8086/就可以看到那行熟悉的句子：Hello world!

四、區分URL

倒騰了一陣子后，您會發現不管如何改變URL中的path部分，得到的響應都是一樣的。因為simple_app只識別host+port部分。

為了對URL中的path部分進行區分處理，需要修改application.py的實現。

首先，改用 類 來實現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，增加對URL中path部分的區分處理：

#!/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來替換simple_app后即可體驗效果。

五、重構

上面的代碼雖然奏效，但是在編碼風格和靈活性方面有很多問題，下面逐步對其進行重構。

1、正則匹配URL

消除URL硬編碼，增加URL調度的靈活性：

#!/usr/bin/env python  # -*- coding: utf-8 -*-     """application.py"""     import re ##########修改點     class my_app:         urls = (          ("/", "index"),          ("/hello/(.*)", "hello"),      ) ##########修改點         def __init__(self, environ, start_response):          self.environ = environ          self.start = start_response         def __iter__(self): ##########修改點          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): ##########修改點          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_*方法中的重復代碼，并且允許它們返回字符串：

#!/usr/bin/env python  # -*- coding: utf-8 -*-     """application.py"""     import re     class my_app:         urls = (          ("/", "index"),          ("/hello/(.*)", "hello"),      )         def __init__(self, environ, start_response): ##########修改點          self.environ = environ          self.start = start_response          self.status = '200 OK'          self._headers = []         def __iter__(self): ##########修改點          result = self.delegate()          self.start(self.status, self._headers)             # 將返回值result（字符串 或者 字符串列表）轉換為迭代對象          if isinstance(result, basestring):              return iter([result])          else:              return iter(result)         def delegate(self): ##########修改點          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): ##########修改點          self._headers.append((name, value))         def GET_index(self): ##########修改點          self.header('Content-type', 'text/plain')          return "Welcome!\n"         def GET_hello(self, name): ##########修改點          self.header('Content-type', 'text/plain')          return "Hello %s!\n" % name         def notfound(self): ##########修改點          self.status = '404 Not Found'          self.header('Content-type', 'text/plain')          return "Not Found\n"

3、抽象出框架

為了將類my_app抽象成一個獨立的框架，需要作出以下修改：

• 剝離出其中的具體處理細節：urls配置 和 GET_*方法(改成在多個類中實現相應的GET方法)

• 把方法header實現為類方法(classmethod)，以方便外部作為功能函數調用

• 改用 具有__call__方法的 實例 來實現application

修改后的application.py(最終版本)：

#!/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' # 默認狀態OK          del self.headers[:] # 清空上一次的headers             result = self._delegate(environ)          start_response(self._status, self.headers)             # 將返回值result（字符串 或者 字符串列表）轉換為迭代對象          if isinstance(result, basestring):              return iter([result])          else:              return iter(result)         def _delegate(self, environ):          path = environ['PATH_INFO']          method = 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() # 方法名大寫（如GET、POST）                  klass = self._fvars.get(name) # 根據字符串名稱查找類對象                  if hasattr(klass, funcname):                      func = getattr(klass, funcname)                      return func(klass(), *args)             return self._notfound()         def _notfound(self):          self._status = '404 Not Found'          self.header('Content-type', 'text/plain')          return "Not Found\n"         @classmethod      def header(cls, name, value):          cls.headers.append((name, value))

對應修改后的code.py(最終版本)：

#!/usr/bin/env python  # -*- coding: utf-8 -*-     """code.py"""     from application import my_app     urls = (      ("/", "index"),      ("/hello/(.*)", "hello"),  )     wsgiapp = my_app(urls, globals())     class index:      def GET(self):          my_app.header('Content-type', 'text/plain')          return "Welcome!\n"     class hello:      def GET(self, name):          my_app.header('Content-type', 'text/plain')          return "Hello %s!\n" % name     if __name__ == '__main__':      from wsgiref.simple_server import make_server      httpd = make_server('', 8086, wsgiapp)         sa = httpd.socket.getsockname()      print 'http://{0}:{1}/'.format(*sa)         # Respond to requests until process is killed      httpd.serve_forever()

當然，您還可以在code.py中配置更多的URL映射，并實現相應的類來對請求作出響應。

主要參考了 How to write a web framework in Python(作者 anandology  是web.py代碼的兩位維護者之一，另一位則是大名鼎鼎卻英年早逝的 Aaron Swartz)，在此基礎上作了一些調整和修改，并摻雜了自己的一些想法。

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