python Web框架要点---Django流程详解

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前言

Python Web 框架要点

1. Web应用程序处理流程

2. Web程序框架的意义

• 用于搭建Web应用程序
• 免去不同Web应用相同代码部分的重复编写，只需关心Web应用核心的业务逻辑实现

3. Web应用程序的本质

• 接收并解析HTTP请求，获取具体的请求信息
• 处理本次HTTP请求，即完成本次请求的业务逻辑处理
• 构造并返回处理结果——HTTP响应

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Django流程

重点

重点

• MVT流程:掌握M,V,T的每个模块的功能,了解MVT的流程

• 创建Django项目和应用（指令命令）
  – django-admin startproject name
  – python manager.py startapp name

• 视图和URL
  – 视图的请求和响应
  – URL的匹配路径

1. Django介绍

Django介绍

1.1 简介

• Django，发音为[`dʒæŋɡəʊ]，是用python语言写的开源web开发框架，并遵循MVC设计。劳伦斯出版集团为了开发以新闻内容为主的网站，而开发出来了这个框架，于2005年7月在BSD许可证下发布。这个名称来源于比利时的爵士音乐家DjangoReinhardt，他是一个吉普赛人，主要以演奏吉它为主，还演奏过小提琴等。由于Django在近年来的迅速发展，应用越来越广泛，被著名IT开发杂志SDTimes评选为2013SDTimes100，位列"API、库和框架"分类第6位，被认为是该领域的佼佼者。

• Django的主要目的是简便、快速的开发数据库驱动的网站。它强调代码复用，多个组件可以很方便的以"插件"形式服务于整个框架，Django有许多功能强大的第三方插件，你甚至可以很方便的开发出自己的工具包。这使得Django具有很强的可扩展性。它还强调快速开发和DRY(DoNotRepeatYourself)原则。

1.2 特点

（1） 重量级框架

• 对比Flask框架，Django原生提供了众多的功能组件，让开发更简便快速。

• 提供项目工程管理的自动化脚本工具

• 数据库ORM支持（对象关系映射，英语：Object Relational Mapping）

• 模板

• 表单

• Admin管理站点

• 文件管理

• 认证权限

• session机制

• 缓存

（2）MVT模式
有一种程序设计模式叫MVC，其核心思想是分工、解耦，让不同的代码块之间降低耦合，增强代码的可扩展性和可移植性，实现向后兼容。

MVC的全拼为Model-View-Controller，最早由TrygveReenskaug在1978年提出，是施乐帕罗奥多研究中心(Xerox PARC)在20世纪80年代为程序语言Smalltalk发明的一种软件设计模式，是为了将传统的输入（input）、处理（processing）、输出（output）任务运用到图形化用户交互模型中而设计的。随着标准输入输出设备的出现，开发人员只需要将精力集中在业务逻辑的分析与实现上。后来被推荐为Oracle旗下Sun公司Java EE平台的设计模式，并且受到越来越多的使用ColdFusion和PHP的开发者的欢迎。现在虽然不再使用原来的分工方式，但是这种分工的思想被沿用下来，广泛应用于软件工程中，是一种典型并且应用广泛的软件架构模式。后来，MVC的思想被应用在了Ｗeb开发方面，被称为Ｗeb MVC框架。

MVC模式说明

• M全拼为Model，主要封装对数据库层的访问，对数据库中的数据进行增、删、改、查操作。
• V全拼为View，用于封装结果，生成页面展示的html内容。
• C全拼为Controller，用于接收请求，处理业务逻辑，与Model和View交互，返回结果。

Django的MVT

• M全拼为Model，与MVC中的M功能相同，负责和数据库交互，进行数据处理。
• V全拼为View，与MVC中的C功能相同，接收请求，进行业务处理，返回应答。
• T全拼为Template，与MVC中的V功能相同，负责封装构造要返回的html。
  注：差异就在于黑线黑箭头标识出来的部分

2. 虚拟环境

2.1 为什么要搭建虚拟环境？

• 在开发过程中, 当需要使用python的某些工具包/框架时需要联网安装
  – 比如联网安装Django框架django的2.2.5版本

sudo pip install django==2.2.5

• 提示：使用如上命令, 会将Django安装到/usr/local/lib/python版本号/dist-packages路径下
• 问题：如果在一台电脑上, 想开发多个不同的项目, 需要用到同一个包的不同版本, 如果使用上面的命令, 在同一个目录下安装或者更新, 新版本会覆盖以前的版本, 其它的项目就无法运行了.
• 解决方案:虚拟环境
• 作用:虚拟环境可以搭建独立的python运行环境, 使得单个项目的运行环境与其它项目互不影响.
  所有的虚拟环境都位于/home/下的隐藏目录.virtualenvs下

2.2 如何搭建虚拟环境?

• 安装虚拟环境的命令 :

sudo pip install virtualenv
sudo pip install virtualenvwrapper

安装完虚拟环境后，如果提示找不到mkvirtualenv命令，须配置环境变量：

1、创建目录用来存放虚拟环境 mkdir $HOME/.virtualenvs

2、打开~/.bashrc文件，并添加如下： export WORKON_HOME=$HOME/.virtualenvs source /usr/local/bin/virtualenvwrapper.sh

3、运行 source ~/.bashrc

2.3 如何使用虚拟环境?

• 1. 创建虚拟环境的命令 :
     提示：如果不指定python版本，默认安装的是python2的虚拟环境
     在python2中，创建虚拟环境

mkvirtualenv 虚拟环境名称
例 ： mkvirtualenv py_django

在python3中，创建虚拟环境

mkvirtualenv -p python3 虚拟环境名称
例 ： mkvirtualenv -p python3 py3_django

• 提示 :
  创建虚拟环境需要联网
  创建成功后, 会自动工作在这个虚拟环境上
  工作在虚拟环境上, 提示符最前面会出现 “虚拟环境名称”

• 2 查看虚拟环境的命令 :

workon

• 使用虚拟环境的命令 :

workon 虚拟环境名称

例 ：使用py3_django的虚拟环境
workon py3_django

• 3 退出虚拟环境的命令 :

deactivate

• 4 删除虚拟环境的命令 :

rmvirtualenv 虚拟环境名称

例 ：删除虚拟环境py3_django

先退出：deactivate 再删除：rmvirtualenv py3_django

2.4.如何在虚拟环境中安装工具包?

• python3版本下安装django-2.2.5的包 :

pip install 包名称

例 : 安装django-2.2.5的包 pip install django==2.2.5

• 查看虚拟环境中安装的包 :

pip list

3. 创建Django项目

步骤

• 1.创建Django项目
• • django-admin startproject name
• 2.创建子应用
• • python manager.py startapp name

3.1 创建工程

• 在使用Flask框架时，项目工程目录的组织与创建是需要我们自己手动创建完成的。
  在django中，项目工程目录可以借助django提供的命令帮助我们创建。

1. 创建
创建工程的命令为：

django-admin startproject 工程名称

例如：想要在桌面的code目录中创建一个名为bookmanager的项目工程，可执行如下命令：

cd ~/Desktop/Code
django-admin startproject bookmanager

执行后，会多出一个新目录名为bookmanager，此即为新创建的工程目录。

2. 工程目录说明
查看创建的工程目录，结构如下

• 与项目同名的目录，此处为bookmanager。
• settings.py是项目的整体配置文件。
• urls.py是项目的URL配置文件。
• wsgi.py是项目与WSGI兼容的Web服务器入口。
• manage.py是项目管理文件，通过它管理项目。

3. 运行开发服务器

• 在开发阶段，为了能够快速预览到开发的效果，django提供了一个纯python编写的轻量级web服务器，仅在开发阶段使用。

运行服务器命令如下：

python manage.py runserver ip:端口
或：
python manage.py runserver

注意
可以不写IP和端口，默认IP是127.0.0.1，默认端口为8000。

启动后可见如下信息：

在浏览器中输入网址“127.0.0.1:8000”便可看到效果。

• django默认工作在调式Debug模式下，如果增加、修改、删除文件，服务器会自动重启。
• 按ctrl+c停止服务器。

3.2 创建子应用

• 在Web应用中，通常有一些业务功能模块是在不同的项目中都可以复用的，故在开发中通常将工程项目拆分为不同的子功能模块，各功能模块间可以保持相对的独立，在其他工程项目中需要用到某个特定功能模块时，可以将该模块代码整体复制过去，达到复用。

• 在Flask框架中也有类似子功能应用模块的概念，即蓝图Blueprint。

• Django的视图编写是放在子应用中的。

1. 创建
在django中，创建子应用模块目录仍然可以通过命令来操作，即：

python manage.py startapp 子应用名称

manage.py为上述创建工程时自动生成的管理文件。

例如，在刚才创建的bookmanager工程中，想要创建一个用户book子应用模块，可执行：

cd ~/Desktop/code/book
python manage.py startapp book

执行后，可以看到工程目录中多出了一个名为book的子目录。

2. 子应用目录说明
查看此时的工程目录，结构如下：

• admin.py文件跟网站的后台管理站点配置相关。
• apps.py文件用于配置当前子应用的相关信息。
• migrations目录用于存放数据库迁移历史文件。
• models.py文件用户保存数据库模型类。
• tests.py文件用于开发测试用例，编写单元测试。
• views.py文件用于编写Web应用视图。

3. 注册安装子应用
创建出来的子应用目录文件虽然被放到了工程项目目录中，但是django工程并不能立即直接使用该子应用，需要注册安装后才能使用。

在工程配置文件settings.py中，INSTALLED_APPS项保存了工程中已经注册安装的子应用，初始工程中的INSTALLED_APPS如下：

注册安装一个子应用的方法，即是将子应用的配置信息文件apps.py中的Config类添加到INSTALLED_APPS列表中。

例如，将刚创建的book子应用添加到工程中，可在INSTALLED_APPS列表中添加’book.apps.BookConfig’。

4. 设置PyCharm的环境
问题:

首先找到pycharm的设置选项:

选择虚拟环境

添加本地虚拟环境

一路点几个确定之后问题解决

4. 模型

• 当前项目的开发, 都是数据驱动的。
• 以下为书籍信息管理的数据关系：书籍和人物是 ：一对多关系
  
• 要先分析出项目中所需要的数据, 然后设计数据库表.
  

使用Django进行数据库开发的提示 ：

• MVT设计模式中的Model, 专门负责和数据库交互.对应(models.py)
• 由于Model中内嵌了ORM框架, 所以不需要直接面向数据库编程.
• 而是定义模型类, 通过模型类和对象完成数据库表的增删改查.
• ORM框架就是把数据库表的行与相应的对象建立关联, 互相转换.使得数据库的操作面向对象.

使用Django进行数据库开发的步骤 ：

• 定义模型类
• 模型迁移
• 操作数据库

1. 定义模型类

• 根据书籍表结构设计模型类:

• • 模型类：BookInfo
• • 书籍名称字段：name
• • 根据人物表结构设计模型类：
• • 模型类：PeopleInfo

• 人物姓名字段：name

• • 人物性别字段：gender
• • 外键约束：book
• • 外键要指定所属的模型类book = models.ForeignKey(BookInfo)

• 说明 :

• • 书籍-人物的关系为一对多. 一本书中可以有多个英雄.
• • 不需要定义主键字段, 在生成表时会自动添加, 并且值为自增长.

• 根据数据库表的设计

• 在models.py中定义模型类,继承自models.Model

from django.db import models

Create your models here.
准备书籍列表信息的模型类 class BookInfo(models.Model):
# 创建字段，字段类型…
name = models.CharField(max_length=10)

准备人物列表信息的模型类 class PeopleInfo(models.Model):
name = models.CharField(max_length=10)
gender = models.BooleanField()
# 外键约束：人物属于哪本书
book = models.ForeignKey(BookInfo,on_delete=models.CASCADE)

2. 模型迁移 （建表）

• 迁移由两步完成 :

• • 生成迁移文件：根据模型类生成创建表的语句

python manage.py makemigrations

• • 执行迁移：根据第一步生成的语句在数据库中创建表

python manage.py migrate

迁移前

迁移后

提示：默认采用sqlite3数据库来存储数据

5. 站点管理

• 站点: 分为内容发布和公共访问两部分
• 内容发布的部分由网站的管理员负责查看、添加、修改、删除数据
• Django能够根据定义的模型类自动地生成管理模块
• 使用Django的管理模块, 需要按照如下步骤操作 :
  • 1.管理界面本地化
    2.创建管理员
    3.注册模型类
    4.发布内容到数据库

5.1 管理界面本地化

• 本地化是将显示的语言、时间等使用本地的习惯，这里的本地化就是进行中国化.
  中国大陆地区使用简体中文, 时区使用亚洲/上海时区, 注意这里不使用北京时区.
• 本地化前

• 本地化后
  

5.2 创建管理员

• 创建管理员的命令 :

python manage.py createsuperuser

• 按提示输入用户名、邮箱、密码
  
• 重置密码

python manager.py changepassword 用户名

• 登陆站点 :http://127.0.0.1:8000/admin
  • 需要服务器是启动状态

• 登陆站点成功
  • 站点界面中没有书籍和人物管理入口,因为没有注册模型类
    

5.3 注册模型类

• 在应用的admin.py文件中注册模型类
• 需要导入模型模块 :from book.models import BookInfo,PeopleInfo
  

5.4发布内容到数据库

• 发布内容后，优化模型类展示
  准备书籍列表信息的模型类

class BookInfo(models.Model):
# 创建字段，字段类型…
name = models.CharField(max_length=10)

def __str__(self):
    """将模型类以字符串的方式输出"""
    return self.name

6. 视图和URL

• 站点管理页面做好了, 接下来就要做公共访问的页面了.
• 对于Django的设计框架MVT.
  • 用户在URL中请求的是视图.
  • 视图接收请求后进行处理.
  • 并将处理的结果返回给请求者.
• 使用视图时需要进行两步操作
  • 1.定义视图
  • 2.配置URLconf

6.1. 定义视图

• 视图就是一个Python函数，被定义在应用的views.py中.

• 视图的第一个参数是HttpRequest类型的对象reqeust，包含了所有请求信息.

• 视图必须返回HttpResponse对象，包含返回给请求者的响应信息.

• 需要导入HttpResponse模块 :from django.http import HttpResponse

• 定义视图函数 : 响应字符串OK!给客户端
  

6.2 配置URLconf

• 查找视图的过程 :
  • 1.请求者在浏览器地址栏中输入URL, 请求到网站.
  • 2.网站获取URL信息.
  • 3.然后与编写好的URLconf逐条匹配.
  • 4.如果匹配成功则调用对应的视图.
  • 5.如果所有的URLconf都没有匹配成功.则返回404错误.

• URLconf入口
  
• 需要两步完成URLconf配置
  • 1.在项目中定义URLconf
  • 2.在应用中定义URLconf
• 在项目中定义URLconf
  
• 在应用中定义URLconf
  • 提示：一条URLconf包括URL规则、视图两部分
    • URL规则使用正则表达式定义.
    • 视图就是在views.py中定义的视图函数.

- url匹配过程

6.3. 测试：请求访问

http://127.0.0.1:8000/index/

6.4 总结

视图处理过程如下图：

使用视图时需要进行两步操作，两步操作不分先后
配置URLconf
在应用/views.py中定义视图

7. 模板(了解)

思考 : 网站如何向客户端返回一个漂亮的页面呢？

提示 :

• 漂亮的页面需要html、css、js.
  可以把这一堆字段串全都写到视图中, 作为HttpResponse()的参数,响应给客户端.

问题 :

• 视图部分代码臃肿, 耦合度高.
  这样定义的字符串是不会出任何效果和错误的.
  效果无法及时查看.有错也不容易及时发现.

设想 :

• 是否可以有一个专门定义前端页面的地方, 效果可以及时展示,错误可以及时发现,并且可以降低模块间耦合度!

解决问题 :模板

• MVT设计模式中的T,Template
  在Django中, 将前端的内容定义在模板中, 然后再把模板交给视图调用, 各种漂亮、炫酷的效果就出现了.

模板使用步骤

• 1.创建模板
• 2.设置模板查找路径
• 3.模板接收视图传入的数据
• 4.模板处理数据

7.1 创建模板

• 在应用同级目录下创建模板文件夹templates. 文件夹名称固定写法.
• 在templates文件夹下, 创建应用同名文件夹. 例, Book
• 在应用同名文件夹下创建网页模板文件. 例 :index.html
  

7.2 设置模板查找路径

7.3 模板接收视图传入的数据

• 视图模板加载
  

7.4 模板处理数据

7.5 查看模板处理数据成果

8. 配置文件和动态文件

8.1 setting配置文件

• 1. BASE_DIR

  • BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(file)))
    当前工程的根目录，Django会依此来定位工程内的相关文件，我们也可以使用该参数来构造文件路径。

• 2. DEBUG

  • 调试模式，创建工程后初始值为True，即默认工作在调试模式下。

  • 作用：

    • 修改代码文件，程序自动重启
    • Django程序出现异常时，向前端显示详细的错误追踪信息，例如
      
    • 而非调试模式下，仅返回Server Error (500)

注意：部署线上运行的Django不要运行在调式模式下，记得修改DEBUG=False和ALLOW_HOSTS。

• 3. 本地语言与时区

• Django支持本地化处理，即显示语言与时区支持本地化。

• 本地化是将显示的语言、时间等使用本地的习惯，这里的本地化就是进行中国化，中国大陆地区使用简体中文，时区使用亚洲/上海时区，注意这里不使用北京时区表示。

• 初始化的工程默认语言和时区为英语和UTC标准时区

LANGUAGE_CODE = ‘en-us’ # 语言
TIME_ZONE = ‘UTC’ # 时区# 时区

• 将语言和时区修改为中国大陆信息

LANGUAGE_CODE = ‘zh-Hans’
TIME_ZONE = ‘Asia/Shanghai’

8.2 静态文件

• 项目中的CSS、图片、js都是静态文件。一般会将静态文件放到一个单独的目录中，以方便管理。在html页面中调用时，也需要指定静态文件的路径，Django中提供了一种解析的方式配置静态文件路径。静态文件可以放在项目根目录下，也可以放在应用的目录下，由于有些静态文件在项目中是通用的，所以推荐放在项目的根目录下，方便管理。

• 为了提供静态文件，需要配置两个参数：

  • STATICFILES_DIRS存放查找静态文件的目录
  • STATIC_URL访问静态文件的URL前缀

示例

• 1） 在项目根目录下创建static目录来保存静态文件。
• 2） 在bookmanager/settings.py中修改静态文件的两个参数为

STATIC_URL = '/static/'
STATICFILES_DIRS = [
    os.path.join(BASE_DIR, 'static'),
]

• 3）此时在static添加的任何静态文件都可以使用网址/static/文件在static中的路径来访问了。

• 例如，我们向static目录中添加一个index.html文件，在浏览器中就可以使用127.0.0.1:8000/static/index.html来访问。

• 或者我们在static目录中添加了一个子目录和文件book/detail.html，在浏览器中就可以使用127.0.0.1:8000/static/book/detail.html来访问。

8.3 App应用配置

• 在每个应用目录中都包含了apps.py文件，用于保存该应用的相关信息。

• 在创建应用时，Django会向apps.py文件中写入一个该应用的配置类，如

from django.apps import AppConfig

class BookConfig(AppConfig):
    name = 'book'

我们将此类添加到工程settings.py中的INSTALLED_APPS列表中，表明注册安装具备此配置属性的应用。

• AppConfig.name属性表示这个配置类是加载到哪个应用的，每个配置类必须包含此属性，默认自动生成。
• AppConfig.verbose_name属性用于设置该应用的直观可读的名字，此名字在Django提供的Admin管理站点中会显示，如

from django.apps import AppConfig

class UsersConfig(AppConfig):
    name = 'book'
    verbose_name = '图书管理'