一、概述
在Python中， WSGI （Web Server Gateway Interface）定义了Web服务器与Web应用（或Web框架）之间的标准接口。在WSGI的规范下，各种各样的Web服务器和Web框架都可以很好的交互。
由于WSGI的存在，用Python写一个简单的Web框架也变得非常容易。然而，同很多其他的强大软件一样，要实现一个功能丰富、健壮高效的Web框架并非易事；如果您打算这么做，可能使用一个现成的Web框架（如 Django 、 Tornado 、 web.py 等）会是更合适的选择。
本文尝试写一个类似web.py的Web框架。好吧，我承认我夸大其辞了：首先，web.py并不简单；其次，本文只重点实现了 URL调度 （URL dispatch）部分。
二、从demo_app开始
首先，作为一个初步体验，我们可以借助 wsgiref.simple_server 来搭建一个简单无比（trival）的Web应用：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-from wsgiref.simple_server import make_server, demo_app
httpd = make_server('', 8086, demo_app)
sa = httpd.socket.getsockname()print 'http://{0}:{1}/'.format(*sa)# Respond to requests until process is killedhttpd.serve_forever()
运行脚本：
$ python code.pyhttp://0.0.0.0:8086/
打开浏览器，输入 http://0.0.0.0:8086/ 后可以看到：一行"Hello world!" 和 众多环境变量值。
三、WSGI中的application
WSGI中规定：application是一个 可调用对象 （callable object），它接受 environ 和start_response 两个参数，并返回一个 字符串迭代对象 。
其中， 可调用对象 包括 函数 、 方法 、 类 或者 具有 __call__ 方法的 实例 ；environ 是一个字典对象，包括CGI风格的环境变量（CGI-style environment variables）和 WSGI必需的变量（WSGI-required variables）； start_response 是一个可调用对象，它接受两个 常规参数 （status，response_headers）和 一个 默认参数（exc_info）； 字符串迭代对象 可以是 字符串列表 、 生成器函数 或者 具有__iter__ 方法的可迭代实例。更多细节参考 Specification Details 。
The Application/Framework Side 中给出了一个典型的application实现：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""application.py"""def simple_app(environ, start_response): """Simplest possible application object"""
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
start_response(status, response_headers) return ['Hello world!\n']
现在用simple_app来替换demo_app：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""code.py"""from wsgiref.simple_server import make_serverfrom application import simple_app as appif __name__ == '__main__':
httpd = make_server('', 8086, app)
sa = httpd.socket.getsockname() print 'http://{0}:{1}/'.format(*sa) # Respond to requests until process is killed
httpd.serve_forever()
运行脚本code.py后，访问 http://0.0.0.0:8086/ 就可以看到那行熟悉的句子：Hello world!
四、区分URL
倒腾了一阵子后，您会发现不管如何改变URL中的path部分，得到的响应都是一样的。因为simple_app只识别host+port部分。
为了对URL中的path部分进行区分处理，需要修改application.py的实现。
首先，改用 类 来实现application：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""application.py"""class my_app:
def __init__(self, environ, start_response):
self.environ = environ
self.start = start_response def __iter__(self):
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
self.start(status, response_headers) yield "Hello world!\n"
然后，增加对URL中path部分的区分处理：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""application.py"""class my_app:
def __init__(self, environ, start_response):
self.environ = environ
self.start = start_response def __iter__(self):
path = self.environ['PATH_INFO'] if path == "/": return self.GET_index() elif path == "/hello": return self.GET_hello() else: return self.notfound() def GET_index(self):
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
self.start(status, response_headers) yield "Welcome!\n"
def GET_hello(self):
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
self.start(status, response_headers) yield "Hello world!\n"
def notfound(self):
status = '404 Not Found'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
self.start(status, response_headers) yield "Not Found\n"
修改code.py中的 from application import simple_app as app ，用my_app来替换simple_app后即可体验效果。
五、重构
上面的代码虽然奏效，但是在编码风格和灵活性方面有很多问题，下面逐步对其进行重构。
1、正则匹配URL
消除URL硬编码，增加URL调度的灵活性：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""application.py"""import re ##########修改点class my_app:
urls = (
("/", "index"),
("/hello/(.*)", "hello"),
) ##########修改点
def __init__(self, environ, start_response):
self.environ = environ
self.start = start_response def __iter__(self): ##########修改点
path = self.environ['PATH_INFO']
method = self.environ['REQUEST_METHOD'] for pattern, name in self.urls:
m = re.match('^' + pattern + '$', path) if m: # pass the matched groups as arguments to the function
args = m.groups()
funcname = method.upper() + '_' + name if hasattr(self, funcname):
func = getattr(self, funcname) return func(*args) return self.notfound() def GET_index(self):
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
self.start(status, response_headers) yield "Welcome!\n"
def GET_hello(self, name): ##########修改点
status = '200 OK'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
self.start(status, response_headers) yield "Hello %s!\n" % name def notfound(self):
status = '404 Not Found'
response_headers = [('Content-type', 'text/plain')]
self.start(status, response_headers) yield "Not Found\n"
2、DRY
消除GET_*方法中的重复代码，并且允许它们返回字符串：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""application.py"""import reclass my_app:
urls = (
("/", "index"),
("/hello/(.*)", "hello"),
) def __init__(self, environ, start_response): ##########修改点
self.environ = environ
self.start = start_response
self.status = '200 OK'
self._headers = [] def __iter__(self): ##########修改点
result = self.delegate()
self.start(self.status, self._headers) # 将返回值result（字符串 或者 字符串列表）转换为迭代对象
if isinstance(result, basestring): return iter([result]) else: return iter(result) def delegate(self): ##########修改点
path = self.environ['PATH_INFO']
method = self.environ['REQUEST_METHOD'] for pattern, name in self.urls:
m = re.match('^' + pattern + '$', path) if m: # pass the matched groups as arguments to the function
args = m.groups()
funcname = method.upper() + '_' + name if hasattr(self, funcname):
func = getattr(self, funcname) return func(*args) return self.notfound() def header(self, name, value): ##########修改点
self._headers.append((name, value)) def GET_index(self): ##########修改点
self.header('Content-type', 'text/plain') return "Welcome!\n"
def GET_hello(self, name): ##########修改点
self.header('Content-type', 'text/plain') return "Hello %s!\n" % name def notfound(self): ##########修改点
self.status = '404 Not Found'
self.header('Content-type', 'text/plain') return "Not Found\n"
3、抽象出框架
为了将类my_app抽象成一个独立的框架，需要作出以下修改：
剥离出其中的具体处理细节：urls配置 和 GET_*方法（改成在多个类中实现相应的GET方法）
把方法header实现为类方法（classmethod），以方便外部作为功能函数调用
改用 具有 __call__ 方法的 实例 来实现application
修改后的application.py（最终版本）：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""application.py"""import reclass my_app:
"""my simple web framework"""
headers = [] def __init__(self, urls=(), fvars={}):
self._urls = urls
self._fvars = fvars
self._status = '200 OK'
def __call__(self, environ, start_response): del self.headers[:] # 在每次作出响应前，清空上一次的headers
result = self._delegate(environ)
start_response(self._status, self.headers) # 将返回值result（字符串 或者 字符串列表）转换为迭代对象
if isinstance(result, basestring): return iter([result]) else: return iter(result) def _delegate(self, environ):
path = environ['PATH_INFO']
method = environ['REQUEST_METHOD'] for pattern, name in self._urls:
m = re.match('^' + pattern + '$', path) if m: # pass the matched groups as arguments to the function
args = m.groups()
funcname = method.upper() # 方法名大写（如GET、POST）
klass = self._fvars.get(name) # 根据字符串名称查找类对象
if hasattr(klass, funcname):
func = getattr(klass, funcname) return func(klass(), *args) return self._notfound() def _notfound(self):
self.status = '404 Not Found'
self.header('Content-type', 'text/plain') return "Not Found\n"
@classmethod def header(cls, name, value):
cls.headers.append((name, value))
对应修改后的code.py（最终版本）：
#!/usr/bin/env python# -*- coding: utf-8 -*-"""code.py"""from wsgiref.simple_server import make_serverfrom application import my_app
urls = (
("/", "index"),
("/hello/(.*)", "hello"),
)class index:
def GET(self):
my_app.header('Content-type', 'text/plain') return "Welcome!\n"class hello:
def GET(self, name):
my_app.header('Content-type', 'text/plain') return "Hello %s!\n" % name
wsgiapp = my_app(urls, globals())if __name__ == '__main__':
httpd = make_server('', 8086, wsgiapp)
sa = httpd.socket.getsockname() print 'http://{0}:{1}/'.format(*sa) # Respond to requests until process is killed
httpd.serve_forever()
当然，您还可以在code.py中配置更多的URL映射，并实现相应的类来对请求作出响应。
六、参考
本文主要参考了 How to write a web framework in Python ；如果您还觉得意犹未尽， Why so many Python web frameworks? 也是一篇很好的文章，也许它会让您对Python中Web框架的敬畏之心荡然无存。
