Python 3+Django 3 结合Vue.js框架构建前后端分离Web开发平台实战
学习全文大概需要 12分钟，内容实战性较强。
1. 前言
本篇将基于Python 3.7+Django 3.0结合Vue.js前端框架，为大家介绍如何基于这三者的技术栈来实现一个前端后离的Web开发项目。为了简化，方便读者理解，本文将以开发一个单体页面应用作为实战演示。
2. 先搞清楚什么是前后端分离
在正式开始实战示例之前，我们有必要先弄清楚一个概念：什么是前后端分离?
前后端分离目前已成为互联网项目开发的业界标准使用方式，在聊前后端分离之前，相信也有很多读者，对如何区分前端还是后端，还搞不清楚（是不是让我戳中了你的痛处了）。本着“致良知”，先科谱一下知识。
通常情况下，我们说的前端，大多是指浏览器这一端，一般是用Html+CSS+JS来实现的，所以通常会引申为用Html+CSS+JS写的大部分程序都是前端，包括App，小程序，H5等。
PS: 在NodeJS出现之后，用NodeJS写的后端部分，也会被人归类为前端，为了区分之前的前端，就给他们起了一个名字，叫做“大前端”。
久而久之，人们习惯把Html+CSS+JS，运行在浏览器端执行的，称之为前端。
而Java，C，Python，PHP这些运行在服务器端的，统一称之为后端。
但，这种以语言为分界点去区分前后端，真的合理么？显然不合理！
前后端的定义，不应该是以语言来定义，而是应该以它的运行环境，如果是在服务器端，就应该被称之为后端，代表着你看不见，摸不着。而如果运行在用户端，就应该被称之为前端，代表你是可以看得到的。
在不分前后端的时候，无论是Java还是JS，全都是一个人来写。
为什么现在很多互联网公司在项目开发时，都建议要进行前后端分离，或者说前后端分离能带来哪些优势？（好处多多，这里仅提两个点）
-
第一个，并行开发、独立部署、实现前后端解耦，前后端的进度互不影响，在过去，前后端不分离的情况下，项目代码耦合严重相互影响，且前后端人员工作量分布不均。
-
第二个，术业有专攻（开发人员分离），以前的JavaWeb项目大多数都是Java程序员又当爹又当妈，又搞前端，又搞后端。前后端分离之后，前端工程师只管前端的事情，后端工程师只管后端的事情。
我们先看看一个 Web 系统，在前后端不分离时架构设计是什么样的。
用户在浏览器上发送请求，服务器端接收到请求，根据 Header 中的 token 进行用户鉴权，从数据库取出数据，处理后将结果数据填入 HTML 模板，返回给浏览器，浏览器将 HTML 展现给用户。
而采用前后端分离之后，分离的是人员职责，人员职责分离了，因此架构也发生变化。
前后端分离后，前端人员和后端人员约定好接口，前端人员不用再关心业务处理是怎么回事，他只需要把界面做好就可以了，后端人员也不用再关系前端界面是什么样的，他只需要做好业务逻辑处理即可。
小结一下，前后端分离是什么？
前后端分离是一种架构模式，或者说是最佳实践，它主张将前端开发人员和后端开发人员的工作进行解耦，尽量减少他她们之间的交流成本，帮助他她们更能专注于自己擅长的工作。
PS: 本篇实战示例，使用Vue.js作为前端框架，代替Django本身自带的模板引擎，Django则作为服务端提供API接口，从而实现前后端分离。
3. 环境准备
本实战示例，基础环境对应安装版本如下：
-
Python 3.7.4
-
Mysql 5.7
-
Pycharm （建议专业版）
-
Node
PS: 其中Python、Mysql、Pycharm、Node安装过程皆较为简单，不是本文介绍重点，读者可直接参考官网安装方法。
4. 新建独立的虚拟开发环境
1、创建一个用于Django项目开发的独立虚拟环境，切换到本地开发目录，输入如下命令：
python3 -m venv venv
2、创建完成后，目录结构如下：
➜ venv tree -L 2
.
├── bin
│ ├── activate
│ ├── activate.csh
│ ├── activate.fish
│ ├── easy_install
│ ├── easy_install-3.7
│ ├── pip
│ ├── pip3
│ ├── pip3.7
│ ├── python -> python3
│ └── python3 -> /usr/local/bin/python3
├── include
├── lib
│ └── python3.7
└── pyvenv.cfg
4 directories, 11 files
3、进入到bin目录，输入命令source activate 命令，激活虚拟环境。
4、虚拟环境激活后，如上图所示。接下来，在虚拟环境安装Django库。
安装Django （最新版本为3.0）
(venv) ➜ pip install Django
Django 项目源码：
https://github.com/django/django
Django3.0 版本特性可查阅官网：
https://docs.djangoproject.com/en/3.0/releases/3.0/
5、安装完成后，可检查一下版本信息：
(venv) ➜ python
Python 3.7.4 (default, Jul 9 2019, 18:15:00)
[Clang 10.0.0 (clang-1000.11.45.5)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import django
>>> print(django.get_version())
3.0
可以发现，在虚拟环境中已经成功安装好了Django 3.0。
5. 创建Django后端项目
1、创建Django项目，采用Pycharm或者命令行创建皆可。此处，以命令行方式作为演示，项目名为django_vue。
(venv) ➜ django-admin startproject django_vue
2. Django项目创建完成后，目录结构如下所示。
├── django_vue
│ ├── django_vue
│ │ ├── __init__.py
│ │ ├── asgi.py
│ │ ├── settings.py
│ │ ├── urls.py
│ │ └── wsgi.py
│ └── manage.py
3、执行同步数据库文件(Django默认数据库为db.sqlite3)，执行同步过程如下：
(venv) ➜ python manage.py migrate
Operations to perform:
Apply all migrations: admin, auth, contenttypes, sessions
Running migrations:
Applying contenttypes.0001_initial... OK
Applying auth.0001_initial... OK
Applying admin.0001_initial... OK
Applying admin.0002_logentry_remove_auto_add... OK
Applying admin.0003_logentry_add_action_flag_choices... OK
Applying contenttypes.0002_remove_content_type_name... OK
Applying auth.0002_alter_permission_name_max_length... OK
Applying auth.0003_alter_user_email_max_length... OK
Applying auth.0004_alter_user_username_opts... OK
Applying auth.0005_alter_user_last_login_null... OK
Applying auth.0006_require_contenttypes_0002... OK
Applying auth.0007_alter_validators_add_error_messages... OK
Applying auth.0008_alter_user_username_max_length... OK
Applying auth.0009_alter_user_last_name_max_length... OK
Applying auth.0010_alter_group_name_max_length... OK
Applying auth.0011_update_proxy_permissions... OK
Applying sessions.0001_initial... OK
4、启动Django Server ，验证默认配置是否正常。
(venv) ➜ python manage.py runserver 0.0.0.0:8000
Watching for file changes with StatReloader
Performing system checks...
System check identified no issues (0 silenced).
December 15, 2019 - 08:36:28
Django version 3.0, using settings 'django_vue.settings'
Starting development server at http://0.0.0.0:8000/
Quit the server with CONTROL-C.
5、打开浏览器，访问http://localhost:8000，一切正常的话，可见到如下界面。
6. 将Django数据库更换为Mysql
1、假设在前面，我们已经安装配置好了Mysql，输入如下命令进入到Mysql。
mysql -u root -p
2、创建数据库，数据库取名为django_vue_db，并设置字符集为utf-8。
mysql> CREATE DATABASE django_vue_db CHARACTER SET utf8;
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
3、安装myslqclient库
(venv) ➜ pip install mysqlclient
4、配置settings.py文件，配置Mysql数据库引擎。
```python
DATABASES = {
'default': {
'ENGINE': 'django.db.backends.mysql',
'NAME': 'django_vue_db',
'USER': 'root',
'PASSWORD': 'xxxxxxx',
'HOST': '127.0.0.1',
}
}
```
5、执行同步操作，将数据迁移到Mysql。
python manage.py migrate
6、验证是否切库成功，进入到Mysql客户端，查看django初化表是否有生成。
mysql> use django_vue_db;
Database changed
mysql> show tables;
+----------------------------+
| Tables_in_django_vue_db |
+----------------------------+
| auth_group |
| auth_group_permissions |
| auth_permission |
| auth_user |
| auth_user_groups |
| auth_user_user_permissions |
| django_admin_log |
| django_content_type |
| django_migrations |
| django_session |
+----------------------------+
10 rows in set (0.00 sec)
7、运行Django Server，重新访问http://localhost:8000。
python manage.py runserver 0.0.0.0:8000
如果能正常访问，过程没有报错，说明切换数据库已经成功了。
7. 创建Django实战项目App
1、创建Django App，进入django_vue项目主目录，输入如下命令：
(venv) ➜ python manage.py startapp api_test
2、App创建完成后，目录结构如下所示：
├── api_test
│ ├── __init__.py
│ ├── admin.py
│ ├── apps.py
│ ├── migrations
│ │ └── __init__.py
│ ├── models.py
│ ├── tests.py
│ └── views.py
并把api_test加入到settings文件中的installed_apps列表里：
```python
INSTALLED_APPS = [
'django.contrib.admin',
'django.contrib.auth',
'django.contrib.contenttypes',
'django.contrib.sessions',
'django.contrib.messages',
'django.contrib.staticfiles',
'api_test',
]
```
3、 在api_test目录下的models.py里我们简单写一个model如下：
```python
# -*- coding: utf-8 -*-
from __future__ import unicode_literals
from django.db import models
class Book(models.Model):
book_name = models.CharField(max_length=128)
add_time = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
def __unicode__(self):
return self.book_name
```
只有两个字段，书名book_name和添加时间add_time。如果没有指定主键的话Django会自动新增一个自增id作为主键。
4、在api_test目录下的views里我们新增两个接口，一个是show_books返回所有的书籍列表（通过JsonResponse返回能被前端识别的json格式数据），二是add_book接受一个get请求，往数据库里添加一条book数据。
```python
from django.shortcuts import render
from django.views.decorators.http import require_http_methods
from django.core import serializers
from django.http import JsonResponse
import json
from .models import Book
@require_http_methods(["GET"])
def add_book(request):
response = {}
try:
book = Book(book_name=request.GET.get('book_name'))
book.save()
response['msg'] = 'success'
response['error_num'] = 0
except Exception as e:
response['msg'] = str(e)
response['error_num'] = 1
return JsonResponse(response)
@require_http_methods(["GET"])
def show_books(request):
response = {}
try:
books = Book.objects.filter()
response['list'] = json.loads(serializers.serialize("json", books))
response['msg'] = 'success'
response['error_num'] = 0
except Exception as e:
response['msg'] = str(e)
response['error_num'] = 1
return JsonResponse(response)
```
可以看出，在ORM的帮忙下，我们的接口实际上不需要自己去组织SQL代码。
5、在api_test目录下，新增一个urls.py文件，把我们新增的两个接口添加到路由里：
from django.conf.urls import url, include
from .views import *
urlpatterns = [
url(r'add_book$', add_book, ),
url(r'show_books$', show_books, ),
]
```
6、我们还要把api_test下的urls添加到项目django_vue下的urls中，才能完成路由：
```python
from django.contrib import admin
from django.urls import path
from django.conf.urls import url, include
from django.contrib import admin
from django.views.generic import TemplateView
import api_test.urls
urlpatterns = [
url(r'^admin/', admin.site.urls),
url(r'^api/', include(api_test.urls)),
]
```
7、在项目的根目录，输入命令：
python manage.py makemigrations api_test
python manage.py migrate
8、查询数据库，看到book表已经自动创建了：
mysql> show tables;
+----------------------------+
| Tables_in_django_vue_db |
+----------------------------+
| api_test_book |
| auth_group |
| auth_group_permissions |
| auth_permission |
| auth_user |
| auth_user_groups |
| auth_user_user_permissions |
| django_admin_log |
| django_content_type |
| django_migrations |
| django_session |
+----------------------------+
11 rows in set (0.00 sec)
mysql> desc api_test_book;
+-----------+--------------+------+-----+---------+----------------+
| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |
+-----------+--------------+------+-----+---------+----------------+
| id | int(11) | NO | PRI | NULL | auto_increment |
| book_name | varchar(128) | NO | | NULL | |
| add_time | datetime(6) | NO | | NULL | |
+-----------+--------------+------+-----+---------+----------------+
3 rows in set (0.01 sec)
mysql>
```
Django生成的表名将以app名加上model中的类名组合而成。
9、在项目的根目录，输入命令：
python manage.py runserver 0.0.0.0:800
启动服务，通过httpie测试一下我们刚才写的两个接口。
10、通过调用接口向Django App中添加两条书名记录。
```shell
➜ http http://127.0.0.1:8000/api/add_book\?book_name\=mikezhou_talk
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 34
Content-Type: application/json
Date: Sun, 15 Dec 2019 09:11:12 GMT
Server: WSGIServer/0.2 CPython/3.7.4
X-Content-Type-Options: nosniff
X-Frame-Options: DENY
{
"error_num": 0,
"msg": "success"
}
➜ http http://127.0.0.1:8000/api/add_book\?book_name\=测试开发技术
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 34
Content-Type: application/json
Date: Sun, 15 Dec 2019 09:11:44 GMT
Server: WSGIServer/0.2 CPython/3.7.4
X-Content-Type-Options: nosniff
X-Frame-Options: DENY
{
"error_num": 0,
"msg": "success"
}
```
11、通过调用接口，显示Django App中所有书名列表：
```shell
➜ http http://127.0.0.1:8000/api/show_books
HTTP/1.1 200 OK
Content-Length: 305
Content-Type: application/json
Date: Sun, 15 Dec 2019 09:13:48 GMT
Server: WSGIServer/0.2 CPython/3.7.4
X-Content-Type-Options: nosniff
X-Frame-Options: DENY
{
"error_num": 0,
"list": [
{
"fields": {
"add_time": "2019-12-15T09:11:12.673Z",
"book_name": "mikezhou_talk"
},
"model": "api_test.book",
"pk": 1
},
{
"fields": {
"add_time": "2019-12-15T09:11:44.305Z",
"book_name": "测试开发技术"
},
"model": "api_test.book",
"pk": 2
}
],
"msg": "success"
}
```
8. 新建Vue.js前端项目
1、有关Vue的模块(包括vue)可以使用node自带的npm包管理器安装。推荐使用淘宝的 cnpm 命令行工具代替默认的 npm。
npm install -g cnpm --registry=https://registry.npm.taobao.org
2、先用cnpm安装vue-cli脚手架工具（vue-cli是官方脚手架工具，能迅速帮你搭建起vue项目的框架）：
cnpm install -g vue-cli
3、安装好后，在django_vue项目根目录下，新建一个前端工程目录：
vue-init webpack frontend
在创建项目的过程中会弹出一些与项目相关的选项需要回答，按照真实情况进行输入即可。
4、安装 vue 依赖模块
cd frontend
cnpm install
cnpm install vue-resource
cnpm install element-ui
5、现在我们可以看到整个文件目录结构是这样的：
本文为了读者方便查看，是直接将vue前端工程放在django项目目录下，实际多人协作开发过程中，完全是可以放在不同代码仓库下面的。
6、在frontend目录src下包含入口文件main.js，入口组件App.vue等。后缀为vue的文件是Vue.js框架定义的单文件组件，其中标签中的内容可以理解为是类html的页面结构内容。
7、在src/component文件夹下新建一个名为Home.vue的组件，通过调用之前在Django上写好的api，实现添加书籍和展示书籍信息的功能。在样式组件上我们使用了饿了么团队推出的element-ui，这是一套专门匹配Vue.js框架的功能样式组件。由于组件的编码涉及到了很多js、html、css的知识，并不是本文的重点，因此在此只贴出部分代码：
Home.vue文件代码：
```vue
```
8、在src/router目录的index.js中，我们把新建的Home组件，配置到vue-router路由中：
```js
import Vue from 'vue'
import Router from 'vue-router'
// import HelloWorld from '@/components/HelloWorld'
import Home from '@/components/Home'
Vue.use(Router)
export default new Router({
routes: [
{
path: '/',
name: 'Home',
component: Home
}
]
})
```
9、在src/main.js文件中，导入element-ui、vue-resource库。
```js
import Vue from 'vue'
import App from './App'
import router from './router'
import ElementUI from 'element-ui'
import VueResource from 'vue-resource'
import 'element-ui/lib/theme-chalk/index.css'
Vue.use(ElementUI)
Vue.use(VueResource)
Vue.config.productionTip = false
/* eslint-disable no-new */
new Vue({
el: '#app',
router,
components: { App },
template: ''
})
```
10、如果出现跨域问题，需要在Django层注入header，用Django的第三方包django-cors-headers来解决跨域问题：
pip install django-cors-headers
settings.py 修改：
```python
MIDDLEWARE = [
'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
'corsheaders.middleware.CorsMiddleware',
'django.middleware.common.CommonMiddleware',
'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
]
CORS_ORIGIN_ALLOW_ALL = True
```
PS: 注意中间件的添加顺序。
12、在前端工程frontend目录下，输入npm run dev启动node自带的服务器，浏览器会自动打开， 我们能看到页面：
13、尝试新增书籍，如填入：“自动化测试实战宝典”，新增的书籍信息会实时反映到页面的列表中，这得益于Vue.js的数据双向绑定特性。
14、在前端工程frontend目录下，输入npm run build，如果项目没有错误的话，就能够看到所有的组件、css、图片等都被webpack自动打包到dist目录下了：
9. 整合Django和Vue.js前端
目前我们已经分别完成了Django后端和Vue.js前端工程的创建和编写，但实际上它们是运行在各自的服务器上，和我们的要求是不一致的。因此我们须要把Django的TemplateView指向我们刚才生成的前端dist文件即可。
1、 找到project目录的urls.py，使用通用视图创建最简单的模板控制器，访问 『/』时直接返回 index.html:
```python
urlpatterns = [
url(r'^admin/', admin.site.urls),
url(r'^api/', include(api_test.urls)),
url(r'^$', TemplateView.as_view(template_name="index.html")),
]
```
2、上一步使用了Django的模板系统，所以需要配置一下模板使Django知道从哪里找到index.html。在project目录的settings.py下：
```python
TEMPLATES = [
{
'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates',
'DIRS':['frontend/dist'],
'APP_DIRS':True,
'OPTIONS': {
'context_processors': [
'django.template.context_processors.debug',
'django.template.context_processors.request',
'django.contrib.auth.context_processors.auth',
'django.contrib.messages.context_processors.messages',
],
},
},
]
```
3、 我们还需要配置一下静态文件的搜索路径。同样是project目录的settings.py下：
```python
# Add for vuejs
STATICFILES_DIRS = [
os.path.join(BASE_DIR, "frontend/dist/static"),
]
```
4、 配置完成，我们在project目录下输入命令python manage.py runserver，就能够看到我们的前端页面在浏览器上展现：
注意此时服务的端口已经是Django服务的8000而不是node服务的8080了，说明我们已经成功通过Django集成了Vue前端工程。
该实战示例为大家充分展示了现在主流的前后端分离方式，由前端框架，如Vue.js来构建实现前端界面，再通过后端框架，如Django来实现API数据提供，两者通过接口进行通讯、相辅相成、最终实现一个完整Web项目。
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