web框架的原理以及web框架的实现(python)

在学习了动态服务器的实现之后(wsgi),便引入了web框架。

何为web框架?其实就相当于人的骨架一样,有了框架之后我们便可以往里面添加肉,添加各种需要添加的,由此而组成了一个人。而web也是如此,我们希望用户可以直接往框架里添加功能,同时不用去管怎样处理用户的请求,即我们要实现一个方法,可以将用户的请求(无论是静态资源还是动态资源)进行路由分发,分配给具体的函数去执行(这也就是web框架的主体)。

在wsgi协议里,我们通过函数application实现了该功能,但那样的实现对用户不很友好,所有的方法都要自己去实现编写,且重用性差(仅仅是一个函数),不具备框架的功能,因此我们至少应该清楚我们编写的web框架应该是一个类,具有相当好的重用性以及封装性。

我们知道函数application里的参数分别是env以及start_response,而start_response是一个服务器内部的函数,具体作用是处理http相应的头信息,所以我们web框架的主要功能,便是对web框架内的urls(表示web框架内部的资源)进行遍历查找,将用户请求的资源(env.PATH_INFO)与urls里的数据进行对比,如果存在则实现相应功能。

因此框架的源代码如下:

# coding:utf-8
import time
#from MyWebServer import HTTPServer

HTMLROOT = "."

class Application(object):
    # web框架的主体
    def __init__(self, urls):
        self.urls = urls

    def __call__(self, env, start_response):
        path = env.get("PATH_INFO", "/")
        if path.startswith("/static"):
            # 如果请求的是静态资源 提取出文件名 在根目录下打开
            file_name = path[7:]
            try:
                file = open(HTMLROOT + file_name, "rb")
            except IOError as e:
                # 找不到文件
                print(e)
                status = "404 NOT FOUND"
                headers = []
                start_response(status, headers)
                return "file not found"
            else:
                # 找到文件并提取信息
                data = file.read()
                file.close()
                status = "200 OK"
                headers = [("Content-Type", "html")]
                start_response(status, headers)
                # 返回html文件的数据
                return data.decode('utf-8')

        for url, app in self.urls:
            # 此处是路由的功能 对urls进行遍历 如果请求的动态资源存在于env中 则执行相应函数
            if url == env.get("PATH_INFO", "/"):
                return app(env, start_response)
        status = "404 NOT FOUND"
        headers = []
        start_response(status, headers)
        return "NOT FOUND"

# 相应的请求实现的功能
def show_time(env, start_response):
    status = "200 OK"
    headers = [("Content-Type", "text/plain")]
    start_response(status, headers)
    return time.ctime()


def say_hello(env, start_response):
    status = "200 OK"
    headers = [("Content-Type", "text/plain")]
    start_response(status, headers)
    return "hello, world"

# urls表示的是动态资源,字典中的值对应函数,键是请求的文件名
urls = [
        ("/", show_time),
        ("/ctime", show_time),
        ("/sayHello", say_hello)
    ]
# 直接创建对象 便于服务器调用
app = Application(urls)

# if __name__ == "__main__":
#     urls = [
#         ("/", show_time),
#         ("/ctime", show_time),
#         ("/sayHello", say_hello)
#     ]
#     app = Application(urls)
#
#     webServer = HTTPServer(app)
#     webServer.bind(7788)
#     webServer.start()

服务器作为执行程序,代码如下:

# coding:utf-8

import socket
import re
import sys
from multiprocessing import Process
#from MyWebFrameWork import app

class HTTPServer(object):
    """服务器类 Application表示的是web框架里的app 对象"""

    def __init__(self, Application):
        self.server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        self.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
        self.app = Application

    def start(self):
        self.server_socket.listen(128)
        while True:
            client_socket, client_address = self.server_socket.accept()
            # print("[%s, %s]用户连接上了" % (client_address[0],client_address[1]))
            print("[%s, %s]用户连接上了" % client_address)
            handle_client_process = Process(target=self.handle_client, args=(client_socket,))
            handle_client_process.start()
            client_socket.close()

    def start_response(self, status, headers):
        """
         status = "200 OK"
    headers = [
        ("Content-Type", "text/plain")
    ]
    star
        """
        response_headers = "HTTP/1.1 " + status + "\r\n"
        for header in headers:
            response_headers += "%s: %s\r\n" % header

        self.response_headers = response_headers

    def handle_client(self, client_socket):
        """处理客户端请求"""
        # 获取客户端请求数据
        request_data = client_socket.recv(1024)
        print("request data:", request_data)
        request_lines = request_data.splitlines()
        for line in request_lines:
            print(line)

        # 解析请求报文
        # 'GET / HTTP/1.1'
        request_start_line = request_lines[0]
        # 提取用户请求的文件名
        print("*" * 10)
        print(request_start_line.decode("utf-8"))
        file_name = re.match(r"\w+ +(/[^ ]*) ", request_start_line.decode("utf-8")).group(1)
        method = re.match(r"(\w+) +/[^ ]* ", request_start_line.decode("utf-8")).group(1)

        # "/ctime.py"
        # "/sayhello.py"

        print("file_name:", file_name)
        print("method:", method)
        env = {
            "PATH_INFO": file_name,
            "METHOD": method
        }
        response_body = self.app(env, self.start_response)

        response = self.response_headers + "\r\n" + response_body

        print("response data:", response)

        # 向客户端返回响应数据
        client_socket.send(bytes(response, "utf-8"))

        # 关闭客户端连接
        client_socket.close()

    def bind(self, port):
        self.server_socket.bind(("", port))

def main():
    # 这是一种固定框架的实现
    # my_server = HTTPServer(app)
    # my_server.bind(7788)
    # my_server.start()

    # 这是一种非固定的实现 具体用哪一个框架 由输入的参数决定
    if len(sys.argv) < 2:
        sys.exit("python MyWebServer.py Module:Application")
    module_name, app_name = sys.argv[1].split(':')
    m = __import__(module_name)
    app = getattr(m, app_name)
    my_server = HTTPServer(app)
    my_server.bind(7788)
    my_server.start()

if __name__ == '__main__':
    main()

运行环境为pycharm,在script parameter里输入MyWebFrameWork:app,表示命令行中参数的传入。

在浏览器中输入127.0.0.1:7788/static/index.html 会显示如下页面:(静态页面的请求)

web框架的原理以及web框架的实现(python)_第1张图片

输入127.0.0.1:7788/ctime 显示:(动态资源的请求)

web框架的原理以及web框架的实现(python)_第2张图片

输入127.0.0.1:7788/sayHello 显示:(动态资源的请求)

web框架的原理以及web框架的实现(python)_第3张图片

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