使用Flask高效构建Web应用

1、聊聊Flask框架

Flask官方文档

  Flask是Armin ronacher基于Python开发的微型Web框架，诞生于2010年，它依赖于jinja2模板和Werkzeug WSGI服务。Flask的核心简单易于扩展，它不会替你做出太多决策比如使用何种数据库或模板引擎，这些都可以根据自己的需求进行选择和替换。Flask的设计理念是让发人员可以根据自己的需求进行自定义，同时提供足够的灵活性和可扩展性。

2、Falsk常用第三方扩展包

可在Flask官方文档的扩展包页面中找到许多常用的Flask扩展包。

插件	功能
Flask-SQLAlchem	使用SQLAlchemy ORM
Flask-Login	处理用户认证和会话管理
Flask-Uploads	处理文件上传
Flask-Admin	构建管理界面
Flask-WTF	处理Web表单
Flask-RESTful	构建RESTful API
Flask-Mail	发送电子邮件
Flask-Caching	缓存数据
Flask-Jwt-Extended	处理JSON Web Tokens
Flask-SocketIO	处理WebSocket通信
Flask-Migrate	处理数据库迁移
Flask-Assets	处理静态资源
Flask-Cors	实现跨域
Flask-Bcrypt	实现加密

3、Flask钩子函数

钩子函数	执行时间	特别说明
before_first_request	项目初始化时的钩子
before_request	在每次请求前执行
after_reauest	如果没有抛出错误，在每次请求后执行	接收视图函数做出的响应
teardown_request	在每次请求后执行	接收错误信息，如果有相关错误抛出

4、Flask路由

路由和视图的名称必须全局统一，不能出现重复，否则报错

4.1 flask默认支持的转换器

名称	描述
string	默认类型，接受不带斜杠的任何文本
int	接受正整数
float	接受正浮点值
path	接收string但也接受斜线
uuid	接受UUID字符串

4.2 任意路由参数

# 不限定类型
@app.route('/user/')
def user_info(params):
    return 'params %s' % params
  
# 限定数据类型  中间不能有空格
@app.route('/user/')
def user_info(uid):
    return 'uid %d' % uid

4.3 自定义路由转换器

from werkzeug.routing import BaseConverter

class MobileConverter(BaseConverter):
    """check mobile"""
    def __init__(self,map,*args):
        super().__init__(map)
        self.regex = "1[3-9]\d{9}"

app.url_map.converters['mobile'] = MobileConverter

@app.route('/user/', methods=['get', 'post'])
def test_view(mobile):
    return mobile

5、HTTP请求与响应

flask中使用request获取当前请求的对象

5.1 请求

获取常用的请求信息：

信息	描述	示例
request.method	请求的HTTP方法	GET, POST, PUT, DELETE等等
request.url	请求的完整URL	http://example.com/path?query=string
request.headers	请求头部的字典形式	{‘Content-Type’: ‘application/json’}
request.args	URL中的查询参数	{‘key’: ‘value’}
request.form	表单数据	{‘username’: ‘john’, ‘password’: ‘123’}
request.files	上传的文件	{‘file’: }
request.cookies	请求中的Cookie	{‘session_id’: ‘abc123’}
request.remote_addr	客户端的IP地址	127.0.0.1
request.user_agent	发起请求的UA	Mozilla/5.0 …
request.json	Json格式的请求体数据	{‘key’: ‘value’}
request.data	请求体的原始数据（字节形式）	b’raw data’

获取请求示例：

from flask import request, jsonify

from application.apps.index import index_blueprint

@index_blueprint.route("/index")
def index():
    data = request.get_json()
    
		# 数据处理...
    
    return jsonify(data='welcome flask！'), 200

5.2 响应

flask默认支持两种数据响应和页面响应

数据响应

from flask import make_response, jsonify

@app.route("/")
def index():
    # 默认响应html
    return '
hello world！
'
  	
    # 响应html
		return make_response('
hello world！
')
  
  	# 响应json
    return jsonify(msg='hello world！')		

页面响应

from flask import redirect

@app.route("/")
def handle_request():
  
  	# 重定向
    return redirect("http://www.example.com")
		
    # 视图方法内部跳转
    return redirect(url_for("view funcname"))
  
  	# 视图方法内部跳转携带参数
    return redirect(url_for("view funcname", params-name=''))

自定义http响应内容

from flask import make_response

@app.route("/")
def handle_request():
		response = Response('Custom Response')
    response.headers['Content-Type'] = 'text/plain'
    response.status_code = 200
    return response

6、异常捕获

6.1 主动抛出异常

可以使用abort方法抛出一个给定的状态码的HTTPException或者指定响应，一般用于权限校验等页面上错误展示

# 参数HTTP状态码
abort(500)

6.2 捕获自定义异常

初始化app的时候可以将捕获异常的方法注册，也可以使用装饰器

def exception_method_not_allow(error):
    logging.error("An exception occurred: {}".format(str(error)))
    return jsonify(msg='method not allowed'), 405

# 第一个参数可以是异常类型或者状态码
app.register_error_handler(405, exception_method_not_allow)

# 捕获自定义异常
@app.errorhandler(ZeroDivisionError)
def zero_division_error(e):
    return '除数不能为0'

7、context

  执行上下文：即语境，语意，在程序中可以理解为在代码执行到某一行时，根据之前代码所做的操作以及下文即将要执行的逻辑，可以决定在当前时刻下可以使用到的变量，或者可以完成的事情。Flask中上下文对象：相当于一个容器，保存了程序运行过程中的变量、函数、类与对象等信息。Flask中有请求上下文和应用上下文。

• 请求：发生http请求时，调用Flask.__call__()之后，在Flask对象内部创建的Request对象；
• 应用：调用app = Flask(__name__)创建的这个对象app，

7.1 请求上下文

  在flask中，可以直接在视图函数中使用request这个对象进行获取相关数据，request就是请求上下文的对象，保存了当前本次请求的相关数据，请求上下文对象有：request、session。
  request封装了HTTP请求的内容，针对的是http请求。session用来记录用户会话中的信息。

7.2 应用上下文

  应用上下文，它不是一直存在的，只是request context 中操作当前falsk应用对象app的代理(local proxy)。它的作用主要是帮助 request 获取当前的flask应用相关的信息，它是伴request而生，随request 而灭的。
  current_app是应用程序上下文,用于存储应用程序中的变量，可以通过current_app.name打印当前app的名称，也可以在current_app中存储一些变量，例如：

• 应用的启动脚本是哪个文件，启动时指定了哪些参数
• 加载了哪些配置文件，导入了哪些配置
• 连接了哪个数据库
• 有哪些可以调用的工具类、常量
• 当前flask应用在哪个机器上，哪个IP上运行，内存多大

from flask import current_app

def index():
    print(current_app.config)   # 获取当前项目的所有配置信息
    print(current_app.url_map)  # 获取当前项目的所有路由信息

    return "
hello world!
"

7.3 g对象

  g对象是flask程序全局的一个临时变量,充当者中间媒介的作用,我们可以通过它传递一些数据，g对象保存的是当前请求的全局变量，不同的请求会有不同的全局变量，通过不同的thread-id区别。

from flask import Flask, g

app = Flask(__name__)

@app.before_request
def before_request():
    g.name = "root"

@app.route(rule='/')
def index():
    print(g.name)  # 获取到全局变量root
    return "
hello world!
"


if __name__ == '__main__':
    app.run()

8、蓝图 Blueprint

  Blueprint是一个存储视图方法的容器，这些操作在这个Blueprint被注册到一个应用之后就可以被调用，Flask可以通过Blueprint来组织URL以及处理请求。Flask使用Blueprint让应用实现模块化，Blueorint具有如下属性：

• 一个项目可以具有多个Blueprint
• 可以将一个Blueprin注册到任何一个未使用的URL下比如"/“、”/api"或者子域名
• 在一个应用中，一个模块可以注册多次
• Blueorint可以单独具有自己的模板、静态文件或者其它的通用操作方法
• 在一个应用初始化时，就应该要注册需要使用的Blueprint

8.1 蓝图使用

示例可以通过：http://127.0.0.1:5000/api/v1/index访问到蓝图中定义的视图函数

# 创建一个蓝图模块 
# __init__.py

from flask import Blueprint

index_blueprint = Blueprint("index_blueprint", __name__)

from application.apps.index.view import *


# views.py
from flask import jsonify

from application.apps.index import index_blueprint

@index_blueprint.route("/index")
def index():
    return jsonify(data='welcome flask！'), 200
  
# 注册蓝图到应用
app.register_blueprint(index_blueprint, url_prefix='/api/v1')

8.2 运行机制

• 蓝图是保存了一组将来可以在应用app对象上执行的操作，注册路由就是一种操作
• 当在app对象上调用route装饰器注册路由时，这个操作将修改对象的url_map路由表
• 然而，蓝图对象根本没有路由表，当我们在蓝图对象上调用route装饰器注册路由时，它只是在内部的一个延迟操作记录列表defered_functions中添加了一个项
• 当执行了app对象的register_blueprint()方法时，app应用对象将从蓝图对象的defered_functions列表中取出每一项，并以自身作为参数执行该匿名函数，即调用app应用对象的add_url_rule()方法，将蓝图的路由信息全部注册到应用对象app的url_map路由表

8.3 蓝图静态文件

  和app应用对象不同，蓝图对象创建时不会默认注册静态目录的路由。需要我们在创建时指定static_folder参数。下面的示例将蓝图所在目录下的static_home目录设置为静态目录。有了蓝图的静态目录以后，并不会影响原来项目中提供的static总静态文件目录的使用。

# index/__init__.py
from flask import Blueprint

index_blueprint = Blueprint("index_blueprint", __name__, static_folder="static_index")

9、实现异步

  如果在安装 Flask 时使用了额外的 async （ 即用 pip install flask[async] 命令安装），那么路由、出错处理器、请求前、请 求后和拆卸函数都可以是协程函数。这样，视图可以使用 async 定义，并使用 await。

import logging
import asyncio

from flask import jsonify

from application.apps.index import index_blueprint
from application.extensions import redis_cli


@index_blueprint.route("/index")
async def index():
  	# 模拟耗时
    await asyncio.sleep(1)
    return jsonify(data='welcome flask！'), 200

9.1 性能

  异步函数需要一个事件循环来运行。 Flask作为WSGI应用，使用一个worker来处理一个请求响应周期。当请求进入异步视图时， Flask会在一个线程中启动一个事件循环，在其中运行视图函数，然后返回结果。即使对于异步视图，每个请求仍然会绑定一个worker。好处是您可以在一个视图内运行异步代码，例如多个并发数据库查询，对外部API的HTTP请求，等等。但是，应用程序可以处理的请求并发数量将保持不变。

  异步本质上并不比同步快。 在执行并发IO绑定任务时， 异步是有益的。但是对于CPU密集型任务，则未必有用，因此传统的Flask视图仍然适用于大多数用例。 Flask异步支持的引入，带来本地化编写和使用异步代码的可能性。

10、搭建一个合理的项目架构

适合一个中型项目使用，区分模块，区分环境

11、 总结

  从 Flask 0.11 开始，Flask已经内置了一个命令行工具，因此不再需要使用Flask-Script，会产生包不兼容的问题。使用flask manage.py方式启动项目应该执行export FLASK_APP=manage.py,指定flask入口文件，另外，flask-sqlalchemy是flask的ORM工具，参考SqlAlchemy使用入门。