本文介绍了web的基本概念，包括web前端与后端开发。接着讲解了软件开发的C/S和B/S架构，重点阐述了web框架的本质——socket服务端与浏览器的通讯。文章还展示了如何自定义一个简单的web框架，并探讨了动态网页的实现方法。最后提到了Python中的WSGI协议及其重要性。
1 什么是web？
web指的是网络，web应用开发指的是基于网络的应用程序开发。
Web应用开发分为web前端开发和web后端开发。
Web前端开发：我们可以简单的理解为开发一些网页。
Web后端开发：写一些逻辑判断程序。
当用户发出请求给我们写的程序，程序根据用户的请求做出相应的判断，然后返回给客户相应的内容。
2 软件开发架构
两个程序之间通讯的应用大致可以分为两种：
第一种是应用类程序：qq、微信、网盘、优酷这一类是属于需要安装的桌面应用
第二种是web类程序：用户只需要浏览器即可访问程序。常见的web类应用程序
比如百度、知乎、优快云等使用浏览器访问就可以直接使用。
不管是应用类程序还是web类程序，这些应用的本质其实都是两个程序之间的通讯。
而这两个分类又对应了两个软件开发的架构～
1、客户端服务器概念
客户端：就是我们常用的程序例如qq、微信，浏览器等等。
服务器：要一直运行着给别人提供服务的机器。
例如现在我使用的CTS软件给同学们提供服务，我的电脑就是服务端(服务器)
2、C/S架构
C/S即：Client与Server ，中文意思：客户端与服务器端架构。
这里的客户端一般泛指客户端应用程序exe，程序需要先安装后，才能运行在用户的电脑上，对用户的电脑操作系统环境依赖较大。
3、B/S架构
B/S即：Browser与Server,中文意思：浏览器端与服务器端架构。只需在浏览器上通过HTTP去请求服务器端相关的资源（网页资源）。
执行流程：
浏览器发出一次请求给服务端，服务端通过逻辑判断把相应的数据发送给客户端。
依次执行上面的流程。
3 web框架
1、什么是框架
在生活中就像我们想到的一样，框架指的我们在做一件事情的时候搭的骨架来完成基础的功能。
程序中的框架和生活中搭建的框架的功能是相同的，框架来完成一些基础的工作，
程序员在此基础上开发实现自己业务功能的代码;
把程序员从繁琐的重复性的代码中解脱出来，提交开发效率;
2 web框架的本质
我们可以这样理解：所有的Web应用框架本质上就是一个socket服务端，而用户的浏览器就是一个socket客户端。 一些常用框架（Django、Tornado、Flash）是对socket服务端进行的封装，使得基础功能更加完善。
这样我们就可以自己实现Web框架了。
(1).自定义web框架(不完整版)
import socket
server_sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_sk.bind(('127.0.0.1', 9999))
server_sk.listen(128)
while True:
new_sk, addr = server_sk.accept()
content = new_sk.recv(1024)
print('接受到了数据...')
print(content)
# 给浏览器发生内容
new_sk.send(b'HTTP/1.1 200 ok\r\n\r\n') # 设置协议格式
new_sk.send(b'ok')
new_sk.close()
我们通过十几行代码简单地演示了web 框架的本质。
扩展:
1.解决返回给浏览器中文乱码问题：
(2).根据不同的路径返回不同的内容
如何让我们的Web服务根据用户请求的URL不同而返回不同的内容呢？
小事一桩，我们可以从请求相关数据里面拿到请求URL的路径，然后拿路径做一个判断…
import socket
server_sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_sk.bind(('127.0.0.1', 9999))
server_sk.listen(128)
while True:
new_sk, addr = server_sk.accept()
content = new_sk.recv(1024)
content = content.decode(encoding='UTF-8')
# print(content)
# 1.根据\r\n 进行切割 获取 请求首行
data = content.split('\r\n')[0] # GET /index HTTP/1.1
# print(data)
# 2.根据空格进行切割,获取路径 /index
data = data.split()[1]
print(data)
new_sk.send(b'HTTP/1.1 200 ok\r\n\r\n')
if data == '/index':
response = b'index'
elif data == '/home':
response = b'home'
else:
response = b'404 not found...'
new_sk.send(response)
new_sk.close()
(3).根据不同的路径返回不同的内容–函数版
上面的代码解决了不同URL路径返回不同内容的需求。
但是问题又来了，如果有很多很多路径要判断怎么办？难道要挨个写if判断？ 当然不用，我们有更聪明的办法。
import socket
sever_sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sever_sk.bind(('127.0.0.1', 9999))
sever_sk.listen(128)
# 使用函数
def index(url):
s = '这是{}页面'.format(url)
return s.encode('utf-8')
# 使用函数
def home(url):
s = '这是{}页面'.format(url)
return s.encode('utf-8')
while True:
new_sk, addr = sever_sk.accept()
content = new_sk.recv(1024)
content = content.decode(encoding='utf-8')
data = content.split('\r\n')[0]
data = data.split()[1]
# print(data)
if data == '/index':
response = index(data
elif data == '/home':
response = home(data)
else:
response = b'404 not found...'
new_sk.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n')
# 如果浏览器乱码则添加相应头信息。
new_sk.send(b'Content-Type: text/html;charset=utf-8\r\n')
new_sk.send(b'\r\n')
new_sk.send(response)
new_sk.close()
(4).根据不同的路径返回不同的内容–函数进阶版
看起来上面的代码还是要挨个写if判断，怎么办？我们还是有办法！
import socket
sever_sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sever_sk.bind(('127.0.0.1', 9999))
sever_sk.listen(128)
def index(url):
s = '这是{}页面'.format(url)
return s.encode('utf-8')
def home(url):
s = '这是{}页面'.format(url)
return s.encode('utf-8')
# 1.定义一个url和执行函数对应关系的列表
url_func_lst = [
('/index', index),
('/home', home)
]
while True:
new_sk, addr = sever_sk.accept()
content = new_sk.recv(1024)
content = content.decode(encoding='utf-8')
data = content.split('\r\n')[0]
url = data.split()[1]
# 2.定义一个变量来接受对应的函数名称
func = None
# 3.变量列表，查收是否有对应的url
for url_func in url_func_lst:
if url_func[0] == url:
func = url_func[1]
if func:
response = func(url)
else:
response = b'404 not found...'
new_sk.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n')
new_sk.send(b'Content-Type: text/html;charset=utf-8\r\n')
new_sk.send(b'\r\n')
new_sk.send(response)
new_sk.close()
(5).返回具体的HTML文件
完美解决了不同URL返回不同内容的问题。 但是我不想仅仅返回几个字符串，我想给浏览器返回完整的HTML内容，这又该怎么办呢？
没问题，不管是什么内容，最后都是转换成字节数据发送出去的。 我们可以打开HTML文件，读取出它内部的二进制数据，然后再发送给浏览器。
import socket
sever_sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sever_sk.bind(('127.0.0.1', 9999))
sever_sk.listen(128)
# 1.读取 index.html中的内容
def index(url):
with open('index.html', mode='rb') as f:
data = f.read()
return data
rl_func_lst = [
('/index', index),
('/home', home)
]
while True:
new_sk, addr = sever_sk.accept()
content = new_sk.recv(1024)
content = content.decode(encoding='utf-8')
data = content.split('\r\n')[0]
url = data.split()[1]
func = None
for url_func in url_func_lst:
if url_func[0] == url:
func = url_func[1]
if func:
response = func(url)
else:
response = b'404 not found...'
new_sk.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n')
new_sk.send(b'Content-Type: text/html;charset=utf-8\r\n')
new_sk.send(b'\r\n')
new_sk.send(response)
new_sk.close()
(6).让网页动态起来
这网页能够显示出来了，但是都是静态的啊。页面的内容都不会变化的，我想要的是动态网站。
没问题，我也有办法解决。我选择使用字符串替换来实现这个需求。（这里使用时间戳来模拟动态的数据）
# 1.导入time模块
import socket, time
sever_sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sever_sk.bind(('127.0.0.1', 9999))
sever_sk.listen(128)
# 2.替换页面中的内容
def index2(url):
with open('index2.html', mode='r', encoding='UTF-8') as f:
data = f.read()
data = data.replace('xxooxx', str(time.time()))
data = bytes(data, encoding='utf-8')
return data
def home(url):
with open('home.html', mode='rb') as f:
data = f.read()
return data
url_func_lst = [
('/index2', index2),
('/home', home)
]
while True:
new_sk, addr = sever_sk.accept()
content = new_sk.recv(1024)
content = content.decode(encoding='utf-8')
data = content.split('\r\n')[0]
url = data.split()[1]
func = None
for url_func in url_func_lst:
if url_func[0] == url:
func = url_func[1]
if func:
response = func(url)
else:
response = b'404 not found...'
new_sk.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n')
new_sk.send(b'Content-Type: text/html;charset=utf-8\r\n')
new_sk.send(b'\r\n')
new_sk.send(response)
new_sk.close()
(7).总结
总结
1.web框架的本质：socket 服务端 与浏览器的通讯。
2.socket 服务端功能可以划分为3部分：
- a.负责与浏览器收发消息（socket）在python中有专门的框架
wsgiref/uWsgi/gunicorn… - b.根据用户访问不同的路径执行不同的函数
- c.从HTML中读取出内容，并且完成字符串的替换
3.Python中 web 框架的分类： - 按照2上面的功能分类
(1).框架自带a,b,c 功能 ----> Tornado
(2).框架自带b,c,使用第三方的a ---->Django
(3).框架自带b,使用第三方的a，c ---->Flask
-按照另一个维度划分
(1).Diango ,Tornado–>大而全(做一个网站用到的技术都有)
(2).其他 例如 Flask 轻量级只封装了核心功能。
a部分和b、c 部分通讯需要遵守WSGI 协议。
四、WSGI
总体可以分为两部分功能，一部分是负责接受客户端信息的server socket代码，我们叫他服务器程序 ，一部分是进行逻辑判断代码我们叫做应用程序。
刚才我们已经分析了Django框架，Django框架是应用程序，负责业务逻辑，本身没有服务器程序功能。现有有很多优秀的服务器程序 例如 uwsgi、Gunicorn。而Web应用框架和服务器程序进行配合使用就需要遵循一定的规范(就比如图中的桥梁部分)。而这个规范就是WSGI
WSGI（Web Server Gateway Interface, Web服务器网关接口） 就是一种规范，
它定义了使用Python编写的web应用程序与web服务器程序之间的接口格式，实现web应用程序与web服务器程序间的配合。
服务器和应用框架都遵循了WSGI协议后，就可以任意组合了更加灵活。
而Python标准库提供的独立WSGI服务器叫wsgiref，Django开发环境用的就是这个模块来做服务器。
1.简单使用wsgiref模块
import socket, time
# 1.导入模块
from wsgiref.simple_server import make_server
def index2(url):
with open('index2.html', mode='r', encoding='UTF-8') as f:
data = f.read()
data = data.replace('xxooxx', str(time.time()))
data = bytes(data, encoding='utf-8')
return data
url_func_lst = [
('/index2', index2),
]
def server(environ, start_response):
"""
:param environ:字典类型，封装了一些内容，其中包括URL请求路径。参数名称任意
:param start_response: 是一个函数地址，返回响应头。名称任意
:return:列表类型， 返回响应体内容。
"""
print('-->>>', environ)
# 封装响应头信息，服务器程序自动调用
start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html;charset=utf-8')])
# 取到用户输入的url
url = environ['PATH_INFO']
func = None
for url_func in url_func_lst:
if url_func[0] == url:
func = url_func[1]
if func:
response = func(url)
else:
response = b'404 not found...'
return [response, ]
# 2.使用
if __name__ == '__main__':
# 设置ip和端口号，以及要调用的函数名称，名称任意。
httpd = make_server('127.0.0.1', 9999, server)
print('1111')
# 永远开启，代替了while 死循环
httpd.serve_forever()
print('222')
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