用 Python 写一个简单的Web框架

一、概述

在Python中，WSGI（Web Server Gateway Interface）定义了Web服务器与Web应用（或Web框架）之间的标准接口。在WSGI的规范下，各种各样的Web服务器和Web框架都可以很好的交互。

由于WSGI的存在，用Python写一个简单的Web框架也变得非常容易。然而，同很多其他的强大软件一样，要实现一个功能丰富、健壮高效的Web框架并非易事；如果您打算这么做，可能使用一个现成的Web框架（如 Django、Tornado、web.py 等）会是更合适的选择。

本文尝试写一个类似web.py的Web框架。好吧，我承认我夸大其辞了：首先，web.py并不简单；其次，本文只重点实现了 URL调度（URL dispatch）部分。

二、从demo_app开始

首先，作为一个初步体验，我们可以借助 wsgiref.simple_server 来搭建一个简单无比（trivial）的Web应用：

 

运行脚本：

打开浏览器，输入http://0.0.0.0:8086/后可以看到：一行”Hello world!” 和 众多环境变量值。

三、WSGI中的application

WSGI中规定：application是一个 可调用对象（callable object），它接受 environ 和 start_response 两个参数，并返回一个 字符串迭代对象。

其中，可调用对象 包括 函数、方法、类 或者 具有__call__方法的 实例；environ 是一个字典对象，包括CGI风格的环境变量（CGI-style environment variables）和 WSGI必需的变量（WSGI-required variables）；start_response 是一个可调用对象，它接受两个 常规参数（status，response_headers）和 一个 默认参数（exc_info）；字符串迭代对象 可以是 字符串列表、生成器函数 或者 具有__iter__方法的可迭代实例。更多细节参考 Specification Details。

The Application/Framework Side 中给出了一个典型的application实现：

 

现在用simple_app来替换demo_app：

 

运行脚本code.py后，访问http://0.0.0.0:8086/就可以看到那行熟悉的句子：Hello world!

四、区分URL

倒腾了一阵子后，您会发现不管如何改变URL中的path部分，得到的响应都是一样的。因为simple_app只识别host+port部分。

为了对URL中的path部分进行区分处理，需要修改application.py的实现。

首先，改用 类 来实现application：

 

然后，增加对URL中path部分的区分处理：

 

修改code.py中的from application import simple_app as app，用my_app来替换simple_app后即可体验效果。

五、重构

上面的代码虽然奏效，但是在编码风格和灵活性方面有很多问题，下面逐步对其进行重构。

1、正则匹配URL

消除URL硬编码，增加URL调度的灵活性：

 

2、DRY

消除GET_*方法中的重复代码，并且允许它们返回字符串：

 

3、抽象出框架

为了将类my_app抽象成一个独立的框架，需要作出以下修改：

剥离出其中的具体处理细节：urls配置 和 GET_*方法（改成在多个类中实现相应的GET方法）

把方法header实现为类方法（classmethod），以方便外部作为功能函数调用

改用 具有__call__方法的 实例 来实现application

修改后的application.py（最终版本）：

 

对应修改后的code.py（最终版本）：

 

当然，您还可以在code.py中配置更多的URL映射，并实现相应的类来对请求作出响应。

六、参考

本文主要参考了 How to write a web framework in Python（作者 anandology 是web.py代码的两位维护者之一，另一位则是大名鼎鼎却英年早逝的 Aaron Swartz），在此基础上作了一些调整和修改，并掺杂了自己的一些想法。

如果您还觉得意犹未尽，Why so many Python web frameworks? 也是一篇很好的文章，也许它会让您对Python中Web框架的敬畏之心荡然无存:-)