Web應(yīng)用程序開發(fā)
Web應(yīng)用程序的本質(zhì)是什么
簡單描述Web應(yīng)用程序的本質(zhì)紧唱，就是我們通過瀏覽器訪問互聯(lián)網(wǎng)上指定的網(wǎng)頁文件展示到瀏覽器上哥牍。
流程如下圖:
從更深層次一點(diǎn)的技術(shù)角度來看荣恐，由以下幾個(gè)步驟：
- 瀏覽器潭苞，將要請(qǐng)求的內(nèi)容按照HTTP協(xié)議發(fā)送服務(wù)端
- 服務(wù)端庶诡，根據(jù)請(qǐng)求內(nèi)容找到指定的HTML頁面
- 瀏覽器唬血，解析請(qǐng)求到的HTML內(nèi)容展示出來
HTTP協(xié)議的全稱是HyperText Transfer Protocol（超文本傳輸協(xié)議）
HTTP協(xié)議是我們常用的五層協(xié)議中的應(yīng)用層(5層從上到下是應(yīng)用層响逢，傳輸層绒窑，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層舔亭，物理層)些膨，HTTP協(xié)議中協(xié)定的內(nèi)容稱之為消息，消息主要包括消息頭——Header和消息體——Body钦铺。
客戶端請(qǐng)求時(shí)的消息稱為Request订雾，服務(wù)端響應(yīng)時(shí)的消息稱為Response.
Header：包括請(qǐng)求方法，HTTP版本矛洞，URI洼哎，狀態(tài)碼，COOKIE等
Body：是響應(yīng)或者請(qǐng)求時(shí)的內(nèi)容沼本，包含HTML,CSS,JS等
HTTP協(xié)議這里就不做過多的描述噩峦，可以到點(diǎn)擊這里深入了解HTTP協(xié)議
HTML的全稱是Hyper Text Markup Language（超文本標(biāo)記語言）
簡單點(diǎn)說，HTML 是一種由不同元素組成的標(biāo)記語言抽兆，它定義了網(wǎng)頁內(nèi)容的含義和結(jié)構(gòu)识补，所有我們?cè)跒g覽器中看到的內(nèi)容都是由一個(gè)一個(gè)的元素組成。除 HTML 以外的其它技術(shù)則通常用來描述一個(gè)網(wǎng)頁的表現(xiàn)與展示效果（如 CSS）辫红，或功能與行為（如 JavaScript）凭涂。
WEB開發(fā)的歷程
靜態(tài)開發(fā)
直接將寫好的HTML頁面放在服務(wù)器上，然后直接通過瀏覽器訪問指定服務(wù)器的文件厉熟。
動(dòng)態(tài)開發(fā)
隨著我們的需求變化單獨(dú)使用靜態(tài)開發(fā)已經(jīng)不能完全滿足我們导盅。
例如我們查看的頁面只有部分內(nèi)容會(huì)變化较幌，那我們?cè)偃ラ_發(fā)相同的頁面揍瑟。
一是開發(fā)上是一種重復(fù)工作，完全是一種浪費(fèi)乍炉。
二是數(shù)據(jù)量變化巨大時(shí)绢片，完全是跟不上速度滤馍，并且數(shù)據(jù)變化也不是定時(shí)更新。
為了應(yīng)對(duì)這種問題底循，動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)也就誕生了巢株。早期的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)是CGI
CGI全稱：Common Gateway Interface，通用網(wǎng)關(guān)接口熙涤，它是一段程序阁苞，運(yùn)行在服務(wù)器上如：HTTP 服務(wù)器，
提供同客戶端 HTML 頁面的接口祠挫。
CGI 程序可以是 Python 腳本那槽，PERL 腳本，SHELL 腳本等舔，C 或者 C++ 程序等骚灸。
各種編程語言也針對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)給出不同的解決方案，JAVA的servlet慌植，Python的WSGI協(xié)議等
Python的WSGI協(xié)議也是我們本章要講的內(nèi)容
CGI流程
WSGI的流程
什么是WSGI
WSGI全稱是Web Server Gateway Interface甚牲，其主要作用是Web服務(wù)器與Python Web應(yīng)用程序或框架之間的建議標(biāo)準(zhǔn)接口，以促進(jìn)跨各種Web服務(wù)器的Web應(yīng)用程序可移植性蝶柿。
WSGI并不是框架而只是一種協(xié)議丈钙，我們可以將WSGI協(xié)議分成三個(gè)組件Application，Server只锭，Middleware和協(xié)議中傳輸?shù)膬?nèi)容著恩。
將這三個(gè)組件對(duì)映射到我們具體使用的組件是：
Server：常用的有uWSGI，gunicorn等
Application：Django蜻展，F(xiàn)lask等
Middleware： Flask等框架中的裝飾器
點(diǎn)擊這里查看官方關(guān)于WSGI協(xié)議的定義
組件Application
應(yīng)用程序喉誊，是一個(gè)可重復(fù)調(diào)用的可調(diào)用對(duì)象，在Python中可以是一個(gè)函數(shù)纵顾，也可以是一個(gè)類伍茄，如果是類的話要實(shí)現(xiàn)call方法，要求這個(gè)可調(diào)用對(duì)象接收2個(gè)參數(shù)施逾，返回一個(gè)內(nèi)容結(jié)果
接收的2個(gè)參數(shù)分別是environ和start_response敷矫。
- environ是web服務(wù)器解析HTTP協(xié)議的一些信息，例如請(qǐng)求方法汉额，請(qǐng)求URI等信息構(gòu)成的一個(gè)Dict對(duì)象曹仗。
- start_response是一個(gè)函數(shù)，接收2個(gè)參數(shù)蠕搜，一個(gè)是HTTP狀態(tài)碼怎茫，一個(gè)HTTP消息中的響應(yīng)頭。
依照官方提供的示例用函數(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序
def simple_app(environ, start_response):
"""Simplest possible application object"""
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain; charset=utf-8')]
start_response(status, response_headers)
return_body = []
for key, value in environ.items():
return_body.append("{} : {}".format(key, value))
return_body.append("\nHello WSGI!")
# 返回結(jié)果必須是bytes
return ["\n".join(return_body).encode("utf-8")]
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組件Server
Web服務(wù)器圃验，主要是實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的信息轉(zhuǎn)換，將網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求中的信息缝呕，按照HTTP協(xié)議將內(nèi)容拿出澳窑，同時(shí)按照WSGI協(xié)議組裝成新的數(shù)據(jù)，同時(shí)將提供的start_response傳遞給Application供常。最后接收Application返回的內(nèi)容照捡，按照WSGI協(xié)議解析出。最終按照HTTP協(xié)議組織好內(nèi)容返回就完成了一次請(qǐng)求话侧。
Server操作的步驟如下
- 根據(jù)HTTP協(xié)議內(nèi)容構(gòu)建envrion
- 提供一個(gè)start_response函數(shù)栗精，接收HTTP STATU 和 HTTP HEADER
- 將envrion和start_response作為參數(shù)調(diào)用Application
- 接收Application返回的結(jié)果
- 按照HTTP協(xié)議，順序?qū)懭際TTP響應(yīng)頭（start_response接收）瞻鹏，HTTP響應(yīng)體（Application返回結(jié)果）
下面這個(gè)是pep3333協(xié)議中的一個(gè)server例子悲立，按照CGI請(qǐng)求的方式來實(shí)現(xiàn)。
import os, sys
enc, esc = sys.getfilesystemencoding(), 'surrogateescape'
def unicode_to_wsgi(u):
# Convert an environment variable to a WSGI "bytes-as-unicode" string
return u.encode(enc, esc).decode('iso-8859-1')
def wsgi_to_bytes(s):
return s.encode('iso-8859-1')
def run_with_cgi(application):
# 按照WSGI協(xié)議新博，構(gòu)建environ內(nèi)容
# 1類 CGI相關(guān)的變量薪夕，此腳本就是用于cgi執(zhí)行赫悄，所以前面的web服務(wù)器已經(jīng)將CGI變量封裝好原献，這里直接使用
environ = {k: unicode_to_wsgi(v) for k,v in os.environ.items()}
# 2類 wsgi定義的變量
environ['wsgi.input'] = sys.stdin.buffer
environ['wsgi.errors'] = sys.stderr
environ['wsgi.version'] = (1, 0)
environ['wsgi.multithread'] = False
environ['wsgi.multiprocess'] = True
environ['wsgi.run_once'] = True
if environ.get('HTTPS', 'off') in ('on', '1'):
environ['wsgi.url_scheme'] = 'https'
else:
environ['wsgi.url_scheme'] = 'http'
headers_set = []
headers_sent = []
def write(data):
# 將內(nèi)容返回
out = sys.stdout.buffer
if not headers_set:
raise AssertionError("write() before start_response()")
elif not headers_sent:
# Before the first output, send the stored headers
status, response_headers = headers_sent[:] = headers_set
out.write(wsgi_to_bytes('Status: %s\r\n' % status))
for header in response_headers:
out.write(wsgi_to_bytes('%s: %s\r\n' % header))
out.write(wsgi_to_bytes('\r\n'))
out.write(data)
out.flush()
def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
if exc_info:
try:
if headers_sent:
# Re-raise original exception if headers sent
raise exc_info[1].with_traceback(exc_info[2])
finally:
exc_info = None # avoid dangling circular ref
elif headers_set:
raise AssertionError("Headers already set!")
headers_set[:] = [status, response_headers]
# Note: error checking on the headers should happen here,
# *after* the headers are set. That way, if an error
# occurs, start_response can only be re-called with
# exc_info set.
return write
# 將上面處理的參數(shù)交給應(yīng)用程序
result = application(environ, start_response)
try:
# 將請(qǐng)求到的結(jié)果寫回埂淮。
for data in result:
if data: # don't send headers until body appears
write(data)
if not headers_sent:
write('') # send headers now if body was empty
finally:
if hasattr(result, 'close'):
result.close()
組件Middleware
中間件姑隅，可以理解為對(duì)應(yīng)用程序的一組裝飾器。
在應(yīng)用程序端看來倔撞，它可以提供一個(gè)類start_response函數(shù)讲仰，可以想start_response函數(shù)一樣接收HTTP STATU和Headers；和environ痪蝇。
在服務(wù)端看來鄙陡，他可以接收2個(gè)參數(shù)，并且可以返回一個(gè)類Application對(duì)象躏啰。
下面看一個(gè)例子趁矾，記錄每次請(qǐng)求的消耗時(shí)間：
import time
class ResponseTimingMiddleware(object):
"""記錄請(qǐng)求耗時(shí)"""
def __init__(self, app):
self.app = app
def __call__(self, environ, start_response):
start_time = time.time()
response = self.app(environ, start_response)
response_time = (time.time() - start_time) * 1000
timing_text = "記錄請(qǐng)求耗時(shí)中間件輸出\n\n本次請(qǐng)求耗時(shí): {:.10f}ms \n\n\n".format(response_time)
response.append(timing_text.encode('utf-8'))
return response
協(xié)議內(nèi)容
重點(diǎn)看environ有哪些內(nèi)容，這里面才是瀏覽器每次請(qǐng)求時(shí)的信息给僵。再深入一點(diǎn)探索毫捣，就是HTTP請(qǐng)求消息中的請(qǐng)求頭和請(qǐng)求體都是怎么定義及怎么回去的。
environ是一個(gè)字典，environ中要包含CGI定義的變量培漏，主要是將HTTP協(xié)議中的內(nèi)容，比如請(qǐng)求方法胡本，POST/GET牌柄，請(qǐng)求URI等，另外是WSGI協(xié)議自己定義的變量侧甫，比如請(qǐng)求body中要讀取的信息等珊佣。列一下主要變量項(xiàng)如下：
CGI相關(guān)變量
變量說明REQUEST_METHODPOST,GET等,HTTP請(qǐng)求的動(dòng)詞標(biāo)識(shí)SERVER_PROTOCOL服務(wù)器運(yùn)行的HTTP協(xié)議. 這里當(dāng)是HTTP/1.0.PATH_INFO附加的路徑信息, 由瀏覽器發(fā)出.QUERY_STRING請(qǐng)求URL的“？”后面的部分CONTENT_TYPEHTTP請(qǐng)求中任何Content-Type字段的內(nèi)容CONTENT_LENGTH標(biāo)準(zhǔn)輸入口的字節(jié)數(shù).HTTP_[變量]其他一些變量披粟，例如HTTP_ACCEPT咒锻，HTTP_REFERER等
上述內(nèi)容是動(dòng)態(tài)開發(fā)的根基，只有根據(jù)上述內(nèi)容才可以標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)態(tài)處理請(qǐng)求守屉。
WSGI定義變量
變量說明wsgi.versionWSGI版本,要求是元組(1,0),標(biāo)識(shí)WSGI 1.0協(xié)議wsgi.url_scheme表示調(diào)用應(yīng)用程序的URL的協(xié)議惑艇，http或httpswsgi.input類文件對(duì)象，讀取HTTP請(qǐng)求體字節(jié)的輸入流wsgi.errors類文件對(duì)象拇泛，寫入錯(cuò)誤輸出的輸出流wsgi.multithread如果是多線程滨巴，則設(shè)置為True，否則為False俺叭。wsgi.multiprocess如果是多進(jìn)程恭取，則設(shè)置為True，否則為False熄守。wsgi.run_once如果只需要運(yùn)行一次蜈垮，設(shè)置為True
WSGI協(xié)議對(duì)于兩個(gè)輸入輸出流有一些方法必須要實(shí)現(xiàn)
流方法
wsgi.inputread(size)wsgi.inputreadline()wsgi.inputreadlines(hint)wsgi.inputiter()wsgi.errorsflush()wsgi.errorswrite(str)wsgi.errorswritelines(seq)
這些基本上就是WSGI協(xié)議中定義的主要變量，也基本上涵蓋了我們開發(fā)時(shí)所需要的變量裕照。
Server端按照協(xié)議的內(nèi)容生成這些environ字典攒发，然后將請(qǐng)求信息交給Application，Application根據(jù)這些信息確認(rèn)請(qǐng)求要處理的內(nèi)容晋南，然后返回響應(yīng)消息晨继。從頭順下來就是這個(gè)流程。
示例展示
Server端涉及到實(shí)現(xiàn)http相關(guān)內(nèi)容搬俊，我們直接使用python內(nèi)置wsgiref來實(shí)現(xiàn)紊扬，具體代碼如下：
import time
from wsgiref.simple_server import make_server
class ResponseTimingMiddleware(object):
"""記錄請(qǐng)求耗時(shí)"""
def __init__(self, app):
self.app = app
def __call__(self, environ, start_response):
start_time = time.time()
response = self.app(environ, start_response)
response_time = (time.time() - start_time) * 1000
timing_text = "記錄請(qǐng)求耗時(shí)中間件輸出\n\n本次請(qǐng)求耗時(shí): {:.10f}ms \n\n\n".format(response_time)
response.append(timing_text.encode('utf-8'))
return response
def simple_app(environ, start_response):
"""Simplest possible application object"""
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain; charset=utf-8')]
start_response(status, response_headers)
return_body = []
for key, value in environ.items():
return_body.append("{} : {}".format(key, value))
return_body.append("\nHello WSGI!")
# 返回結(jié)果必須是bytes
return ["\n".join(return_body).encode("utf-8")]
# 創(chuàng)建應(yīng)用程序
app = ResponseTimingMiddleware(simple_app)
# 啟動(dòng)服務(wù)，監(jiān)聽8080
httpd = make_server('localhost', 8080, app)
httpd.serve_forever()
如果你依然在編程的世界里迷茫唉擂，
不知道自己的未來規(guī)劃餐屎，
對(duì)python感興趣，
這里推薦一下我的學(xué)習(xí)交流圈QQ群：895 797 751玩祟，
里面都是學(xué)習(xí)python的腹缩，
啟動(dòng)服務(wù)后，我們打開瀏覽器訪問http://localhost:8080，執(zhí)行結(jié)果如下藏鹊。
上圖可以看到我們前面提到的中間件以及Application中執(zhí)行返回的結(jié)果全都實(shí)現(xiàn)润讥。
Python學(xué)習(xí)教程關(guān)于WSGI協(xié)議內(nèi)容就到這，可以說是非常良心盘寡，非常詳細(xì)了,大家用心學(xué)哈!
