Flask 源码阅读笔记

我觉得我已经养成了一个坏习惯，在使用一个框架过程中对它的内部原理非常感兴趣，有时候需要花不少精力才

明白，这也导致了学习的缓慢，但换来的是对框架的内部机理的熟悉，正如侯捷所说，源码面前，了无秘密。这也是

本文产生的直接原因。

一.flask session原理

flask的session是通过客户端的cookie实现的，不同于diango的服务器端实现，flask通过itsdangerous这个苦

将session的内容序列化到浏览器的cookie,当浏览器再次请求时将反序列化cookie内容，也就得到我们的session内容。

比如说session['name']='kehan',客户端session如下，

我们来解密这个cookie存储了什么值

该cookie通过.分割，分成了三部分：内容序列化+时间+防篡改值

通过第一部分我们就获得了session['name']的值，我们看看第二部分

第二部分保存的是时间，itsdangerous库为了减少时间戳的值，之前减掉了118897263，所以我们要加上。

这个时间flask是用来判断session是否过期使用的。

第三部分是session值和时间戳以及我们SECRET_KEY的防篡改值，通过HMAC算法签名。也就是说即使你修改了

前面的值，由于签名值有误，flask不会使用该session。所以一定要保存好SECRET_KEY，以及确保它的复查度，

不然一旦让别人知道了SECRET_KEY，就可以通过构造cookie伪造session值，这是很恐怖的一件事。

我们知道一般为了保护session，所以session的生成还会包含客户端user_agent,remete_addr等，如果你觉得使用

flask提供的保护力度不够，可以使用flask_login这个扩展，一帮在flask使用认证时都会使用这个扩展，简单易用，

还提供了更加强度的session保护。

二. flask扩展import 原理

我喜欢flask的一个理由就是导入简单，非扩展的都可以通过from flask导入，扩展的都是通过from flask.ext.

导入，非常简洁。用django的过程中，经常不记得该从哪里导入，在flask的世界里，你无需烦恼。那么flask的扩展

导入原理是什么呢？

主要通过sys.meta_path实现的
当导入 from falsk.ext.example import E是将会执行flask/ext/__init__.py

def setup():
    from ..exthook import ExtensionImporter
    importer = ExtensionImporter(['flask_%s', 'flaskext.%s'], __name__)
    importer.install()

install将会向sys.meta_path添加模块装载类，当import时会调用其find_module，如果返回非None,会调用load_module加载
比如当我们 from flask.ext.script import Manager时
会调用find_module('flask.ext.script')，prefinx是flask.ext所以将会调用load_module()
此时将会尝试import flask_script模块或flaskext.script

   def install(self):
        sys.meta_path[:] = [x for x in sys.meta_path if self != x] + [self]

    def find_module(self, fullname, path=None):
        if fullname.startswith(self.prefix):
            return self

    def load_module(self, fullname):
        modname = fullname.split('.', self.prefix_cutoff)[self.prefix_cutoff]
        for path in self.module_choices:
            realname = path % modname
            __import__(realname)

三. flask sqlalchemy原理

sqlalchemy是python中最强大的orm框架，无疑sqlalchemy的使用比django自带的orm要复杂的多，

使用flask sqlalchemy扩展将拉近和django的简单易用距离。

先来说两个比较重要的配置

app.config['SQLALCHEMY_ECHO'] = True =》配置输出sql语句

app.config['SQLALCHEMY_COMMIT_ON_TEARDOWN'] = True =》每次request自动提交db.session.commit(),

如果有一天你发现别的写的视图中有db.session.add，但没有db.session.commit，不要疑惑，他肯定配置了上面

的选项。

这是通过app.teardown_appcontext注册实现

        @teardown
        def shutdown_session(response_or_exc):
            if app.config['SQLALCHEMY_COMMIT_ON_TEARDOWN']:
                if response_or_exc is None:
                    self.session.commit()
            self.session.remove()
            return response_or_exc

response_or_exc为异常值，默认为sys.exc_info()[1]
上面self.session.remove()表示每次请求后都会销毁self.session，为什么要这么做呢？
这就要说说sqlalchemy的session对象了。
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
session = sessionmaker()
一帮我们会通过sessionmaker()这个工厂函数创建session，但这个session并不能用在多线程中，为了支持多线程

操作，sqlalchemy提供了scoped_session，通过名字反映出scoped_session是通过某个作用域实现的
所以在多线程中一帮都是如下使用session
from sqlalchemy.orm import scoped_session, sessionmaker
session = scoped_session(sessionmaker())

我们来看看scoped_session是如何提供多线程环境支持的

class scoped_session(object):
    def __init__(self, session_factory, scopefunc=None):
        
        self.session_factory = session_factory
        if scopefunc:
            self.registry = ScopedRegistry(session_factory, scopefunc)
        else:
            self.registry = ThreadLocalRegistry(session_factory)

__init__中，session_factory是创建session的工厂函数，而sessionmaker就是一工厂函数(其实是定义了__call__的

函数)而scopefunc就是能产生某个作用域的函数，如果不提供将使用ThreadLocalRegistry

class ThreadLocalRegistry(ScopedRegistry):
    def __init__(self, createfunc):
        self.createfunc = createfunc
        self.registry = threading.local()

    def __call__(self):
        try:
            return self.registry.value
        except AttributeError:
            val = self.registry.v

从上面__call__可以看出，每次都会创建新的session，并发在线程本地变量中，你可能会好奇__call__是在哪里调用的？

def instrument(name):
    def do(self, *args, **kwargs):
        return getattr(self.registry(), name)(*args, **kwargs)
    return do

for meth in Session.public_methods:
    setattr(scoped_session, meth, instrument(meth))

正如我们所看到的，当我们调用session.query将会调用 getattr(self.registry(), 'query')，self.registry()就是

调用__call__的时机，但是在flask_sqlalchemy中并没有使用ThreadLocalRegistry，创建scoped_session过程如下

# Which stack should we use?  _app_ctx_stack is new in 0.9
connection_stack = _app_ctx_stack or _request_ctx_stack

    def __init__(self, app=None,
                 use_native_unicode=True,
                 session_options=None):
        session_options.setdefault(
            'scopefunc', connection_stack.__ident_func__
        )
        self.session = self.create_scoped_session(session_options)

    def create_scoped_session(self, options=None):
        """Helper factory method that creates a scoped session."""
        if options is None:
            options = {}
        scopefunc=options.pop('scopefunc', None)
        return orm.scoped_session(
            partial(_SignallingSession, self, **options), scopefunc=scopefunc
        )

我们看到scopefunc被设置为connection_stack.__ident_func__，而connection_stack就是flask中app上下文，
如果你看过前一篇文章你就知道__ident_func__其实就是在多线程中就是thrading.get_ident，也就是线程id
我们看看ScopedRegistry是如何通过_操作的

class ScopedRegistry(object):
    def __init__(self, createfunc, scopefunc):
        self.createfunc = createfunc
        self.scopefunc = scopefunc
        self.registry = {}


    def __call__(self):
        key = self.scopefunc()
        try:
            return self.registry[key]
        except KeyError:
            return self.registry.setdefault(key, self.createfunc())

代码也很简单，其实也就是根据线程id创建对应的session对象，到这里我们基本已经了解了flask_sqlalchemy的

魔法了，和flask cookie,g有异曲同工之妙，这里有两个小问题？
1.flask_sqlalchemy能否使用ThreadLocalRegistry？
    大部分情况都是可以的，但如果wsgi对多并发使用的是greenlet的模式就不适用了
2.上面create_scoped_session中partial是干嘛的？
    前面我们说过scoped_session的session_factory是可调用对象，但_SignallingSession类并没有定义__call__，所以通过partial支持

到这里你就知道为什么每次请求结束要self.session.remove()，不然为导致存放session的字段太大

这里说一下对db.relationship lazy的理解，看如下代码

class Role(db.Model):
    __tablename__ = 'roles'
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    name = db.Column(db.String(64), unique=True)
    users = db.relationship('User', backref='role', lazy='dynamic')


class User(db.Model):
    __tablename__ = 'users'
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    username = db.Column(db.String(64), unique=True, index=True)
    role_id = db.Column(db.Integer, db.ForeignKey('roles.id'))

假设role是已经获取的一个Role的实例
lazy:dynamic => role.users不会返回User的列表， 返回的是sqlalchemy.orm.dynamic.AppenderBaseQuery对象
                当执行role.users.all()是才会真正执行sql，这样的好处就是可以继续过滤

lazy:select => role.users直接返回User实例的列表，也就是直接执行sql

注意：db.session.commit只有在对象有变化时才会真的执行update

四. flask moment原理

flask moment简单封装了moment.js，moment.js通过js提供了对时间的支持，感兴趣的童鞋可以关注下，

功能非常强大。

flask moment原理很简单，使用带有时间的格式话字符串在dom加载后，使用moment.js处理一下，

该步操作有moment.include_moment()完成。如果使用其它语言，如中文，调用moment.lang('zh-cn')
如果使用了flask bootstrap，只需要在最后添加以下代码即可(需要jquery支持)

{% block scripts %}
{{ super() }}
{{ moment.include_moment() }}
{{ moment.lang('zh-cn') }}
{% endblock %}

flask moment还提供了过了多长时间统计，refresh为True时，每分钟刷新一次，refresh也可为具体的刷新时间，

单位为分钟
{{ moment(current_time).fromNow(refresh=True) }}

看上面我们知道， flask moment在模板中导入了moment这个对象，这是如何实现的呢？

    def init_app(self, app):
        if not hasattr(app, 'extensions'):
            app.extensions = {}
        app.extensions['moment'] = _moment
        app.context_processor(self.context_processor)

    @staticmethod
    def context_processor():
        return {
            'moment': current_app.extensions['moment']
        }

通过app.context_processor给模板上下文添加了额为属性
def render_template(template_name_or_list, **context):
    ctx.app.update_template_context(context)

在render_template中会把前面注册的变量添加到context,所以在模板中就可以使用moment了，
而flask bootstrap是通过app.jinja_env.globals['bootstrap_find_resource'] = bootstrap_find_resource实现的

我们知道flask在初始化jinja环境的时候就将request,g,session等注入到全局了

rv.globals.update(
            url_for=url_for,
            get_flashed_messages=get_flashed_messages,
            config=self.config,
            # request, session and g are normally added with the
            # context processor for efficiency reasons but for imported
            # templates we also want the proxies in there.
            request=request,
            session=session,
            g=g
        )

但我在看源码时发现_default_template_ctx_processor也会注入g，request，如下

def _default_template_ctx_processor():
    """Default template context processor.  Injects `request`,
    `session` and `g`.
    """
    reqctx = _request_ctx_stack.top
    appctx = _app_ctx_stack.top
    rv = {}
    if appctx is not None:
        rv['g'] = appctx.g
    if reqctx is not None:
        rv['request'] = reqctx.request
        rv['session'] = reqctx.session
    return rv

这不是重复嘛，有啥必要呢？
哈哈，认真看上面rv.globals.update的注释部分能大概明白。
flask模板可以使用宏，需要使用import导入，此时导入的模板不能访问不能访问当前模板的本地变量，只能使用全局变量。
这也就是为什么global中有g,request,session的理由，也即是为了支持在宏中使用g对象

而本地变量导入g等是为了效率的原因，具体细节需要参考jinja2的文档。