Web框架与Django路由层

Web框架

一 web框架

Web框架（Web framework）是一种开发框架，用来支持动态网站、网络应用和网络服务的开发。这大多数的web框架提供了一套开发和部署网站的方式，也为web行为提供了一套通用的方法。web框架已经实现了很多功能，开发人员使用框架提供的方法并且完成自己的业务逻辑，就能快速开发web应用了。浏览器和服务器的是基于HTTP协议进行通信的。也可以说web框架就是在以上十几行代码基础张扩展出来的，有很多简单方便使用的方法，大大提高了开发的效率。

1.1 wsgiref模块

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。

如果要动态生成HTML，就需要把上述步骤自己来实现。不过，接受HTTP请求、解析HTTP请求、发送HTTP响应都是苦力活，如果我们自己来写这些底层代码，还没开始写动态HTML呢，就得花个把月去读HTTP规范。

正确的做法是底层代码由专门的服务器软件实现，我们用Python专注于生成HTML文档。因为我们不希望接触到TCP连接、HTTP原始请求和响应格式，所以，需要一个统一的接口协议来实现这样的服务器软件，让我们专心用Python编写Web业务。这个接口就是WSGI：Web Server Gateway Interface。而wsgiref模块就是python基于wsgi协议开发的服务模块。

from wsgiref.simple_server import make_server

def mya(environ, start_response):
    print(environ)
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    if environ.get('PATH_INFO') == '/index':
        with open('index.html','rb') as f:
            data=f.read()

    elif environ.get('PATH_INFO') == '/login':
        with open('login.html', 'rb') as f:
            data = f.read()
    else:
        data=b'<h1>Hello, web!</h1>'
    return [data]

if __name__ == '__main__':
    myserver = make_server('', 8011, mya)
    print('监听8010')
    myserver.serve_forever()

二手撸自己的Web框架

2.1 models.py

'''
链接数据库返回字典格式：
cursor=pymysql.cursors.DictCursor
'''

import pymysql
#连接数据库
conn = pymysql.connect(host='127.0.0.1',port= 3306,user = 'root',passwd='123456',db='web') #db：库名
#创建游标
cur = conn.cursor()

sql='''
create table userinfo(
        id INT PRIMARY KEY ,
        name VARCHAR(32) ,
        password VARCHAR(32)
)

'''

cur.execute(sql)

#提交
conn.commit()
#关闭指针对象
cur.close()
#关闭连接对象
conn.close()

2.2 myserver.py

from wsgiref.simple_server import make_server

from urls import url_patters

def mya(environ, start_response):
    # print(environ)
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    func = None
    for item in url_patters:
        if item[0] == environ.get('PATH_INFO'):
            func = item[1]
            break
    if func:
        data = func(environ)
        return [data]
    else:
        return [b'404']


if __name__ == '__main__':
    myserver = make_server('', 8011, mya)
    print('监听8010')
    myserver.serve_forever()

2.3 urls.py

from views import *
url_patters = [
    ('/login', login),
    ('/index', index),
    ('/time', time),
]

2.4 views.py

def index(environ):
    with open('templates/index.html', 'rb') as f:
        data = f.read()
    return data
def time(environ):
    import datetime
    now=datetime.datetime.now().strftime('%y-%m-%d %X')
    print(now)
    return now.encode('utf-8')
from urllib.parse import parse_qs
import pymysql
def login(request):
    if request.get("REQUEST_METHOD") == "POST":
        try:
            request_body_size = int(request.get('CONTENT_LENGTH', 0))
        except (ValueError):
            request_body_size = 0

        request_body = request['wsgi.input'].read(request_body_size)
        data = parse_qs(request_body)

        user = data.get(b"user")[0].decode("utf8")
        pwd = data.get(b"pwd")[0].decode("utf8")

        # 连接数据库
        conn = pymysql.connect(host='127.0.0.1', port=3306, user='root', passwd='123456', db='web')  # db：库名
        # 创建游标
        cur = conn.cursor()
        SQL = "select * from userinfo WHERE NAME ='%s' AND PASSWORD ='%s'" % (user, pwd)
        cur.execute(SQL)

        if cur.fetchone():

            f = open("templates/backend.html", "rb")
            data = f.read()
            data = data.decode("utf8")
            return data.encode("utf8")

        else:
            print("OK456")
            return b"user or pwd is wrong"

    else:
        f = open("templates/login.html", "rb")
        data = f.read()
        f.close()
        return data

2.5 tempaltes下backend.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
登录成功
</body>
</html>

2.5 tempaltes下index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
index
</body>
</html>

2.5 tempaltes下login.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>

<h4>登录页面</h4>
<form action="http://127.0.0.1:8011/login" method="post">
     用户名 <input type="text" name="user">
     密码 <input type="text" name="pwd">
    <input type="submit">
</form>
</body>
</html>

三其它socket服务端

'cgi': CGIServer,
'flup': FlupFCGIServer,
'wsgiref': WSGIRefServer,
'waitress': WaitressServer,
'cherrypy': CherryPyServer,
'paste': PasteServer,
'fapws3': FapwsServer,
'tornado': TornadoServer,
'gae': AppEngineServer,
'twisted': TwistedServer,
'diesel': DieselServer,
'meinheld': MeinheldServer,
'gunicorn': GunicornServer,
'eventlet': EventletServer,
'gevent': GeventServer,
'geventSocketIO':GeventSocketIOServer,
'rocket': RocketServer,
'bjoern' : BjoernServer,
'auto': AutoServer,

都遵循一个协议wsgi（Web Server Gateway Interface web服务网关接口）

Django框架

一 MVC与MTV模型

1.1 MVC

Web服务器开发领域里著名的MVC模式，所谓MVC就是把Web应用分为模型(M)，控制器(C)和视图(V)三层，他们之间以一种插件式的、松耦合的方式连接在一起，模型负责业务对象与数据库的映射(ORM)，视图负责与用户的交互(页面)，控制器接受用户的输入调用模型和视图完成用户的请求，其示意图如下所示：

1.2 MTV

Django的MTV模式本质上和MVC是一样的，也是为了各组件间保持松耦合关系，只是定义上有些许不同，Django的MTV分别是值：

M 代表模型（Model）：负责业务对象和数据库的关系映射(ORM)。
T 代表模板 (Template)：负责如何把页面展示给用户(html)。
V 代表视图（View）：负责业务逻辑，并在适当时候调用Model和Template。

除了以上三层之外，还需要一个URL分发器，它的作用是将一个个URL的页面请求分发给不同的View处理，View再调用相应的Model和Template，MTV的响应模式如下所示：

一般是用户通过浏览器向我们的服务器发起一个请求(request)，这个请求回去访问视图函数，（如果不涉及到数据调用，那么这个时候视图函数返回一个模板也就是一个网页给用户），视图函数调用模型，模型去数据库查找数据，然后逐级返回，视图函数把返回的数据填充到模板中空格中，最后返回网页给用户。

二 Django的下载与基本命令

2.1 下载Django

　　方式一：在命令行输入：pip3 install django

　　　　pip install django==3.2.12 -i http://pypi.hustunique.org/simple 指定版本号，指定国内镜像

　　方式二：用pycharm安装

　　方式三：用pycharm的Terminal的命令行安装

2.2 创建一个django project

django-admin startproject mysite

当前目录下会生成mysite的工程，目录结构如下：

manage.py —– Django项目里面的工具，通过它可以调用django shell和数据库等。
settings.py —- 包含了项目的默认设置，包括数据库信息，调试标志以及其他一些工作的变量。
urls.py —– 负责把URL模式映射到应用程序。

2.3 在mysite目录下创建应用

python manage.py startapp blog

2.4 启动django项目

python manage.py runserver 8001

这样我们的django就启动起来了！当我们访问：http://127.0.0.1:8080/时就可以看到：

三基于Django实现的一个简单示例

3.1 URL控制器

from django.contrib import admin
from django.urls import path

from app01 import views

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('index/',views.index),
]

3.2 视图

from django.shortcuts import render

def index(request):

    import datetime
    now=datetime.datetime.now()
    ctime=now.strftime("%Y-%m-%d %X")

    return render(request,"index.html",{"ctime":ctime})

3.3 模版

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>

<h4>当前时间:{{ ctime }}</h4>

</body>
</html>

四 Django静态文件配置

4.1 static

新建一个目录叫：static，我们的css文件，js文件，图片文件都放在这下面

STATIC_URL = '/static/'
STATICFILES_DIRS = [
    os.path.join(BASE_DIR, 'static'),
]

4.2 mycss.css

h4{
    color:red;
}

4.3 myjs.js

$('h4').click(function () {
    $(this).css("color","green");
})

4.4 insex.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <link rel="stylesheet" href="/static/mycss.css">
    <script src="/static/jquery-3.3.1.js"></script>

</head>
<body>
<h4>我是红色，点击变绿</h4>
</body>
<script src="/static/myjs.js"></script>
</html>

五 Django请求生命周期

六 Django与其他web框架

'''
a socket服务端
b 根据url不同返回不同的内容
    url---视图函数
c 字符串返回给用户
    特殊字符替换

Web框架种类：
a         b   c     Tornado
别人的a   b    c     django（a用的wsgiref）
别人a     b   别人c  flask（c用的jinja2）
另一种分类：
Django和其它

'''

路由控制

一 Django中路由的作用

URL配置(URLconf)就像Django 所支撑网站的目录。它的本质是URL与要为该URL调用的视图函数之间的映射表；你就是以这种方式告诉Django，对于客户端发来的某个URL调用哪一段逻辑代码对应执行

典型的例子：

from django.urls import path

urlpatterns = [
    path('articles', views.special),
]
# articles这个路由对应着视图函数中special这个方法，浏览器输入这个链接，就会响应到special这个函数来执行

二简单的路由配置

from django.conf.urls import url

urlpatterns = [
     url(正则表达式, views视图函数，参数，别名),
]

正则表达式：一个正则表达式字符串
views视图函数：一个可调用对象，通常为一个视图函数或一个指定视图函数路径的字符串
参数：可选的要传递给视图函数的默认参数（字典形式）
别名：一个可选的name参数

from django.urls import path,re_path
from app01 import views

urlpatterns = [
    re_path(r'^articles/2003/$', views.special_case_2003),
    re_path(r'^articles/([0-9]{4})/$', views.year_archive),
    re_path(r'^articles/([0-9]{4})/([0-9]{2})/$', views.month_archive),
    re_path(r'^articles/([0-9]{4})/([0-9]{2})/([0-9]+)/$', views.article_detail),
]

注意：

若要从URL 中捕获一个值，只需要在它周围放置一对圆括号。
不需要添加一个前导的反斜杠，因为每个URL 都有。例如，应该是^articles 而不是 ^/articles。
每个正则表达式前面的’r’ 是可选的但是建议加上。它告诉Python 这个字符串是“原始的” —— 字符串中任何字符都不应该转义
urlpatterns中的元素按照书写顺序从上往下逐一匹配正则表达式，一旦匹配成功则不再继续

示例：

 '''
 一些请求的例子：
/articles/2005/03/ 请求将匹配列表中的第三个模式。Django 将调用函数views.month_archive(request, '2005', '03')。
/articles/2005/3/ 不匹配任何URL 模式，因为列表中的第三个模式要求月份应该是两个数字。
/articles/2003/ 将匹配列表中的第一个模式不是第二个，因为模式按顺序匹配，第一个会首先测试是否匹配。请像这样自由插入一些特殊的情况来探测匹配的次序。
/articles/2003 不匹配任何一个模式，因为每个模式要求URL 以一个反斜线结尾。
/articles/2003/03/03/ 将匹配最后一个模式。Django 将调用函数views.article_detail(request, '2003', '03', '03')。
   
'''

APPEND_SLASH

# 是否开启URL访问地址后面不为/跳转至带有/的路径的配置项
APPEND_SLASH=True

Django settings.py配置文件中默认没有 APPEND_SLASH 这个参数，但 Django 默认这个参数为 APPEND_SLASH = True。其作用就是自动在网址结尾加’/‘。

其效果就是：

我们定义了urls.py：

from django.conf.urls import url
from app01 import views

urlpatterns = [
        url(r'^blog/$', views.blog),
]

访问 http://www.example.com/blog 时，默认将网址自动转换为 http://www.example/com/blog/ 。

如果在settings.py中设置了 APPEND_SLASH=False，此时我们再请求 http://www.example.com/blog 时就会提示找不到页面。

三有名分组

import re
ret=re.search('(?P<year>[0-9]{4})/([0-9]{2})','2012/12')
print(ret.group())
print(ret.group(1))
print(ret.group(2))
print(ret.group('year'))

上面的示例使用简单的、没有命名的正则表达式组（通过圆括号）来捕获URL 中的值并以位置参数传递给视图。在更高级的用法中，可以使用命名的正则表达式组来捕获URL 中的值并以关键字参数传递给视图。

在Python 正则表达式中，命名正则表达式组的语法是(?P<name>pattern)，其中name 是组的名称，pattern 是要匹配的模式。

下面是以上URLconf 使用命名组的重写：

from django.urls import path,re_path

from app01 import views

urlpatterns = [
    re_path(r'^articles/2003/$', views.special_case_2003),
    re_path(r'^articles/(?P<year>[0-9]{4})/$', views.year_archive),
    re_path(r'^articles/(?P<year>[0-9]{4})/(?P<month>[0-9]{2})/$', views.month_archive),
    re_path(r'^articles/(?P<year>[0-9]{4})/(?P<month>[0-9]{2})/(?P<day>[0-9]{2})/$', views.article_detail),
]
#捕获到的数据都是str类型
#视图函数里可以指定默认值
url('blog/$', views.blog),
url('blog/?(?P<num>[0-9]{1})', views.blog),
def blog(request,num=1):
    print(num)
    return HttpResponse('ok')

这个实现与前面的示例完全相同，只有一个细微的差别：捕获的值作为关键字参数而不是位置参数传递给视图函数。例如：

'''
   /articles/2005/03/ 请求将调用views.month_archive(request, year='2005', month='03')函数，而不是views.month_archive(request, '2005', '03')。
   /articles/2003/03/03/ 请求将调用函数views.article_detail(request, year='2003', month='03', day='03')。

   '''

在实际应用中，这意味你的URLconf 会更加明晰且不容易产生参数顺序问题的错误 —— 你可以在你的视图函数定义中重新安排参数的顺序。当然，这些好处是以简洁为代价；

四路由分发

#主urls
from django.urls import path,re_path,include
from app01 import views
from app01 import urls
urlpatterns = [ 
　　# re_path(r'^app01/',include('app01.urls')),#行
　　# re_path(r'^app01/&',include('app01.urls')),#不行
　　# path('app01/',include('app01.urls')),#行　
　　#path('app01/', include(urls)),
]

在app01里创建一个urls

from django.urls import path,re_path
from app01 import views
urlpatterns = [
    re_path(r'^test/(?P<year>[0-9]{2})/$',views.url_test),
]

五反向解析

在使用Django 项目时，一个常见的需求是获得URL 的最终形式，以用于嵌入到生成的内容中（视图中和显示给用户的URL等）或者用于处理服务器端的导航（重定向等）。人们强烈希望不要硬编码这些URL（费力、不可扩展且容易产生错误）或者设计一种与URLconf 毫不相关的专门的URL 生成机制，因为这样容易导致一定程度上产生过期的URL。

在需要URL 的地方，对于不同层级，Django 提供不同的工具用于URL 反查：

在模板中：使用url 模板标签。
在Python 代码中：使用from django.urls import reverse函数

urls.py

from django.urls import path,re_path
from app01 import views
urlpatterns = [
    re_path(r'^test/(?P<year>[0-9]{2})/(?P<month>[0-9]{2})/$',views.url_test,name='test'),
]

html

<a href="{% url 'test' 10 23 %}">哈哈</a>

视图函数中：

from django.shortcuts import render, HttpResponse,redirect,reverse
def url_test(request,year,month):
    print(year)
    print(month)
    url=reverse('test',args=(10,20))
    print(url)
    return HttpResponse('ok')

总结：

1 在html代码里
{% url "别名" 参数 参数%}

2 在视图函数中：
　　2.1 url=reverse('test')
　　2.2 url=reverse('test',args=(10,20))

当命名你的URL 模式时，请确保使用的名称不会与其它应用中名称冲突。如果你的URL 模式叫做comment，而另外一个应用中也有一个同样的名称，当你在模板中使用这个名称的时候不能保证将插入哪个URL。在URL 名称中加上一个前缀，比如应用的名称，将减少冲突的可能。我们建议使用myapp-comment 而不是comment。

六名称空间

命名空间（英语：Namespace）是表示标识符的可见范围。一个标识符可在多个命名空间中定义，它在不同命名空间中的含义是互不相干的。这样，在一个新的命名空间中可定义任何标识符，它们不会与任何已有的标识符发生冲突，因为已有的定义都处于其它命名空间中。

由于name没有作用域，Django在反解URL时，会在项目全局顺序搜索，当查找到第一个name指定URL时，立即返回

我们在开发项目时，会经常使用name属性反解出URL，当不小心在不同的app的urls中定义相同的name时，可能会导致URL反解错误，为了避免这种事情发生，引入了命名空间。

创建一个app02：python manage.py startapp app02

总urls.py

from django.urls import path,re_path,include
urlpatterns = [
    path('app01/', include('app01.urls')),
    path('app02/', include('app02.urls'))
]

app01 的urls.py

from django.urls import path,re_path
from app01 import views
urlpatterns = [
    re_path(r'index/',views.index,name='index'),
]

app02 的urls.py

from django.urls import path, re_path, include
from app02 import views

urlpatterns = [
    re_path(r'index/', views.index,name='index'),

]

app01的视图函数

def index(request):
    url=reverse('index')
    print(url)
    return HttpResponse('index app01')

app02的视图函数

def index(request):
    url=reverse('index')
    print(url)
    return HttpResponse('index app02')

这样都找index，app01和app02找到的都是app02的index

如何处理？在路由分发的时候指定名称空间

总urls.py在路由分发时，指定名称空间

path('app01/', include(('app01.urls','app01'))),
path('app02/', include(('app02.urls','app02')))
url(r'app01/',include('app01.urls',namespace='app01')),
url(r'app02/',include('app02.urls',namespace='app02'))
url(r'app01/',include(('app01.urls','app01'))),
url(r'app02/',include(('app02.urls','app02')))

在视图函数反向解析的时候，指定是那个名称空间下的

url=reverse('app02:index')
print(url)
url2=reverse('app01:index')
print(url2)

在模版里：

<a href="{% url 'app02:index'%}">哈哈</a>

七 path的使用

思考情况如下：

urlpatterns = [  
    re_path('articles/(?P<year>[0-9]{4})/', year_archive),  
    re_path('article/(?P<article_id>[a-zA-Z0-9]+)/detail/', detail_view),  
    re_path('articles/(?P<article_id>[a-zA-Z0-9]+)/edit/', edit_view),  
    re_path('articles/(?P<article_id>[a-zA-Z0-9]+)/delete/', delete_view),  
]

考虑下这样的两个问题：

第一个问题，函数 year_archive 中year参数是字符串类型的，因此需要先转化为整数类型的变量值，当然year=int(year) 不会有诸如如TypeError或者ValueError的异常。那么有没有一种方法，在url中，使得这一转化步骤可以由Django自动完成？

第二个问题，三个路由中article_id都是同样的正则表达式，但是你需要写三遍，当之后article_id规则改变后，需要同时修改三处代码，那么有没有一种方法，只需修改一处即可？

在Django2.0中，可以使用 path 解决以上的两个问题。

基本示例

这是一个简单的例子：

from django.urls import path  
from . import views  
urlpatterns = [  
    path('articles/2003/', views.special_case_2003),  
    path('articles/<int:year>/', views.year_archive),  
    path('articles/<int:year>/<int:month>/', views.month_archive),  
    path('articles/<int:year>/<int:month>/<slug>/', views.article_detail),  
　　# path才支持，re_path不支持
　　path('order/<int:year>',views.order),
]

基本规则：

使用尖括号(<>)从url中捕获值。
捕获值中可以包含一个转化器类型（converter type），比如使用 <int:name> 捕获一个整数变量。若果没有转化器，将匹配任何字符串，当然也包括了 / 字符。
无需添加前导斜杠。

path转化器

文档原文是Path converters，暂且翻译为转化器。

Django默认支持以下5个转化器：

str,匹配除了路径分隔符（/）之外的非空字符串，这是默认的形式
int,匹配正整数，包含0。
slug,匹配字母、数字以及横杠、下划线组成的字符串。
uuid,匹配格式化的uuid，如 075194d3-6885-417e-a8a8-6c931e272f00。
path,匹配任何非空字符串，包含了路径分隔符（/）（不能用？）

注册自定义转化器

对于一些复杂或者复用的需要，可以定义自己的转化器。转化器是一个类或接口，它的要求有三点：

regex 类属性，字符串类型
to_python(self, value) 方法，value是由类属性 regex 所匹配到的字符串，返回具体的Python变量值，以供Django传递到对应的视图函数中。
to_url(self, value) 方法，和 to_python 相反，value是一个具体的Python变量值，返回其字符串，通常用于url反向引用。

例子：

class FourDigitYearConverter:  
    regex = '[0-9]{4}'  
    def to_python(self, value):  
        return int(value)  
    def to_url(self, value):  
        return '%04d' % value

使用register_converter 将其注册到URL配置中：

from django.urls import register_converter, path  
from . import converters, views  
register_converter(converters.FourDigitYearConverter, 'yyyy')  
urlpatterns = [  
    path('articles/2003/', views.special_case_2003),  
    path('articles/<yyyy:year>/', views.year_archive),  
    ...  
]