[PHP知识库] python3基础知识复习 -- web开发入门

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[PHP知识库]python3基础知识复习 -- web开发入门

文章目录

- Web开发

Web开发

BS架构：Browser/Server模式，客户端只需要浏览器，应用程序的逻辑和数据都存储在服务器端。Web应用程序的修改和升级后，客户端马上就可以获得最新的变更，优于CS架构(client-server)
Web开发发展阶段：
- 静态web: 早期使用，txt编写HTML
- CGI : Common Gateway Interface,用C/C++编写,处理用户发送的动态数据作交互
- ASP(MS)/JSP(Java)/PHP：Web应用特点是修改频繁，C/C++低级语言不适合，脚本语言更适合
- MVC: Mode-View-Controller 简化web开发,解决直接用脚本语言嵌入HTML导致的可维护性差的问题, ASP --> ASP.Net

HTTP协议简介

HTTP请求

总结一下HTTP请求的流程：

步骤1：浏览器首先向服务器发送HTTP请求，请求包括：

? 方法：GET还是POST，GET仅请求资源，POST会附带用户数据；

? 路径：/full_url_path, /表示首页；

? 域名：由Host头指定：Host: www.sina.com.cn

? 以及其他相关的Header；

? 如果是POST，那么请求还包括一个Body，包含用户数据。

sina.web

步骤2：服务器向浏览器返回HTTP响应，响应包括：

? 响应代码：200表示成功，3xx表示重定向，4xx表示客户端发送的请求有错误(404 not found 网页不存在)，5xx表示服务器端处理时发生了错误(500 internal server error 服务器内部错误)；

? 响应类型：由Content-Type指定，例如：Content-Type: text/html;charset=utf-8表示响应类型是HTML文本，并且编码是UTF-8，Content-Type: image/jpeg表示响应类型是JPEG格式的图片；

? 以及其他相关的Header；

? 通常服务器的HTTP响应会携带内容，也就是有一个Body，包含响应的内容，网页的HTML源码就在Body中。
在这里插入图片描述

步骤3：如果浏览器还需要继续向服务器请求其他资源，比如图片，就再次发出HTTP请求，重复步骤1、2。

http协议的格式

http协议分成两个大的部分，一个是请求，一个是相应。无论是请求还是相应都包含两个部分，一个是header，另外一个是body。（body是可选的）

在这里插入图片描述

HTTP GET请求的格式：

GET /path HTTP/1.1
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3

HTTP POST请求的格式:

注意：当遇到连续两个\r\n时，Header部分结束，后面的数据全部是Body。

POST /path HTTP/1.1
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3
 
body data goes here...

HTTP响应的格式：

再次注意：HTTP响应如果包含body，也是通过\r\n\r\n来分隔的。

200 OK
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3
 
body data goes here...

请再次注意，Body的数据类型由Content-Type头来确定，如果是网页，Body就是文本，如果是图片，Body就是图片的二进制数据。

当存在Content-Encoding时，Body数据是被压缩的(gzip), 下解压缩才能有数据。

对于http 请求s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n')

在这里插入图片描述

PS:
HTTP之状态码

状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，共分五种类别:

1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理

2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受

3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作

4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现

5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求

PPS:
常见状态码：

200 OK //客户端请求成功

400 Bad Request //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解

401 Unauthorized //请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用

403 Forbidden //服务器收到请求，但是拒绝提供服务

404 Not Found //请求资源不存在，eg：输入了错误的URL

500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误

503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常

NOTE1: 关于HTTP的request请求，参考【HTTP】超简洁的实例 ——关于HTTP协议分析_bandaoyu的博客-CSDN博客_http例程

NOTE2: Book, HTTP权威指南 + 图解HTTP

HTML协议

HTML文档就是一系列的Tag组成，最外层的Tag是<html>。规范的HTML也包含<head>...</head>和<body>...</body>，由于HTML是富文档模型，还有一系列的Tag用来表示链接、图片、表格、表单等等。

CSS是Cascading Style Sheets（层叠样式表）的简称，CSS用来控制HTML里的所有元素如何展现

<html>
<head>
  <title>Hello</title>
  <style>
    h1 {
      color: #333333;
      font-size: 48px;
      text-shadow: 3px 3px 3px #666666;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <h1>Hello, world!</h1>
</body>
</html>

在这里插入图片描述

JavaScript - 和java没关系，增加HTML的交互性，可以内嵌或者外部链接到HTML, 脚本语言，不需要编译

<html>
<head>
	<title>Hello </title>
	<style>
		h1 {
		color: #333333;
		font-size: 48px;
		text-shadow: 3px 3px 3px #666666
		}
	</style>
	<script> # 内嵌，点击字体更换颜色
		function change() {
			document.getElementsByTagName('h1')[0].style.color = '#ff0000';
		}
	</script>
</head>
<body>
	<h1 onclick="change()">Hello, The Shadow!</h1>
</body>
</html>

在这里插入图片描述

熟练学习HTML、CSS和JavaScript是必须的：

http://www.w3schools.com/

以及一个对应的中文版本：

http://www.w3school.com.cn/

WSGI接口

一个Web应用的本质就是：

浏览器发送一个HTTP请求；
服务器收到请求，生成一个HTML文档；
服务器把HTML文档作为HTTP响应的Body发送给浏览器；
浏览器收到HTTP响应，从HTTP Body取出HTML文档并显示。

静态服务器 Apache、Nginx、Lighttpd就是做上面的事，但是如果要生成动态HTML，上面的所有步骤自己实现很麻烦，所有关于HTTP请求，解析，发送响应需要用专门的服务器软件实现，一个统一接口WSGI：Web Server Gateway Interface解决了这个问题。

WSGI,也可称作Python Web Server Gateway Interface,开始于2003年，为Python语言定义Web服务器和服务器端程序的通用接口规范。WSGI的接口分为两个:一个是与Web服务器的接口，一个是与服务器端程序的接口；WSGI Server与Web服务器的接口包括uwsgi、fast cgi等。

在这里插入图片描述

python内置一个的WSGI服务器的参考实现(完全符合WSGI标准，但是不考虑任何运行效率，仅供开发和测试使用),这个模块叫wsgiref.

运行WSGI服务

我们先编写hello.py，实现Web应用程序的WSGI处理函数：

# hello.py

def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')]) # 发送response header
    body = '<h1>Hello, %s!</h1>' % (environ['PATH_INFO'][1:] or 'web') # 提取request中的PATH_INFO信息并传给body,[1:]表示读取第二个字符后面的，因为第一个字符永远是'/'
    return [body.encode('utf-8')] # 返回body(html)

然后，再编写一个server.py，负责启动WSGI服务器，加载application()函数：

# server.py
# 从wsgiref模块导入:
from wsgiref.simple_server import make_server
# 导入我们自己编写的application函数:
from hello import application

# 创建一个服务器，IP地址为空，端口是8000，处理函数是application:
httpd = make_server('', 8000, application)
print('Serving HTTP on port 8000...')
# 开始监听HTTP请求, 需要手动停掉的Ctrl+C
httpd.serve_forever()

application()函数就是符合WSGI标准的一个HTTP处理函数，它接收两个参数：

environ：一个包含所有HTTP请求信息的dict对象；
start_response：一个发送HTTP响应的函数。只能调用一次因为只能发送一次header
- 参数1：HTTP响应码
- 参数2：一组list表示的header, 每个header用2个str组成的tuple
函数的return作为HTTP响应的Body发送给浏览器

可以看出整个application()函数本身没有涉及到任何解析HTTP的部分，我们只需考虑如何响应请求即可。

application()函数必须由WSGI服务器来调用，如上面的wsgiref.

效果：

在这里插入图片描述

总结：无论多么复杂的Web应用程序，入口都是一个WSGI处理函数。HTTP请求的所有输入信息都可以通过environ获得，HTTP响应的输出都可以通过start_response()加上函数返回值作为Body。

但是复杂的Web应用程序，光靠一个WSGI函数来处理还是太底层了，需要再抽象出Web框架，进一步简化Web开发。

Web框架

WSGI可以针对每个HTTP请求写出一个函数，但是处理不同的URL(GET/POST/PUT/DELETE)就会很繁琐，而且维护性差。

Web框架是在WSGI接口之上进一步抽象，让我们专注于用一个函数处理一个URL，至于URL到函数的映射，交给框架做。

常见的Python Web框架还有：

Flask: 最流行的Web框架；
Django：全能型Web框架；
web.py：一个小巧的Web框架；
Bottle：和Flask类似的Web框架；
Tornado：Facebook的开源异步Web框架。

Flask通过Python的装饰器在内部自动地把URL和函数给关联起来。

eg:

写一个app.py，处理3个URL，分别是：
GET /：首页，返回Home；
GET /signin：登录页，显示登录表单；
POST /signin：处理登录表单，显示登录结果。
NOTE: 实际的Web App应该拿到用户名和口令后，去数据库查询再比对，来判断用户是否能登录成功。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

from flask import Flask
from flask import request

app = Flask(__name__)

@app.route('/', methods=['GET', 'POST']) # GET /：首页
def home():
    return '<h1>Welcome back Home</h1>'

@app.route('/signin', methods=['GET'])  # GET /signin：登录页
def signin_form():
    return '''<form action="/signin" method="post">
            <p><input name="username"></p>
            <p><input name="password" type="password"></p>
            <p><button type="submit">Sign in</button></p>
            </form>'''

@app.route('/signin', methods=['POST'])  # POST /signin：处理登录表单
def signin():
    if request.form['username'] == "admin" and request.form['password'] == "password":
        return "<h3>Hello admin!</h3>"
    else:
        return "<h3>Bad username or password!</h3>"

if __name__ == "__main__":
    app.run(debug=True) # 开启debug模式可以方便差错，production环境不开

在这里插入图片描述

使用模板 MVC

模板承包了webapp的HTML的展示，使得我们不用手打这么多HTML代码，使用模板，我们需要预先准备一个HTML文档，里面嵌入了一些变量和指令，然后，根据我们传入的数据，替换后，得到最终的HTML，发送给用户。

在这里插入图片描述

这种模式就是Model-View-Controller，中文名“模型-视图-控制器”。

controller: python写得处理URL函数负责业务逻辑，比如检测用户名合法性，读取用户信息之类。
view: 模板就负责显示逻辑，通过变量替换得到最终的HTML；
mode: 用来传变量给给View的，这样View在替换变量的时候，就可以从Model中取出相应的数据。
这样就可以将python代码和HTML代码最大程度分离。

常用的是jinja2模板，用{{ name }}表示一个需要替换的变量。用{% ... %}表示指令循环、条件判断等指令语句。比如循环输出页码：

{% for i in page_list %}
    <a href="/page/{{ i }}">{{ i }}</a>
{% endfor %}

>>> 如果`page_list`是一个list：`[1, 2, 3, 4, 5]`，上面的模板将输出5个超链接。

除了Jinja2，常见的模板还有：

Mako：用<% ... %>和${xxx}的一个模板；
Cheetah：也是用<% ... %>和${xxx}的一个模板；
Django：Django是一站式框架，内置一个用{% ... %}和{{ xxx }}的模板。

下面使用jinja2模板改写例子：

## app.py ##

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

from flask import Flask
from flask import request
from flask import render_template

app = Flask(__name__)

@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def home():
    return render_template('home.html') # Flask通过render_template()函数来实现模板的渲染。

@app.route('/signin', methods=['GET'])
def signin_form():
    return render_template('form.html')

@app.route('/signin', methods=['POST'])
def signin():
    username = request.form['username']
    password = request.form['password']
    if username == "admin" and password == "password":
        return render_template('signin.html', username = username)
    
    return render_template('form.html', message='Bad username or password!', username = username)

if __name__ == "__main__":
    app.run(debug=True)

编辑模板如下：

## home.html ##
<html>
<head>
	<title>Home</title>
</head>
<body>
	<h1 style="font-style:italic">Home</h1>
</body>
</html>


## form.html ##
<html>
<head>
	<title>Please sign in</title>
</head>

<body>
	{% if message %}   # 通过是否检测到message来显示username/passwor错误的情况
	<p style="color:red">{{message}}</p>
	{% endif %}
	<form action="/signin" method="post">
		<p><input name="username" placeholder="Username" value="{{username}}"></p>
		<p><input name="password" placeholder="Password" type="password"></p>
		<p><button type="submit">Sing In</button></p>
	</form>
</body>
</html>

## signin.html ##
<html>
<head>
    <title>Welcome, {{username}}</title>
</head>
<body>
    <p>Welcome, {{username}}!</p>
</body>
</html>