如何用Python写一个简单的Web框架
如何用Python写一个简单的Web框架，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。
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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。
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，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(trivial)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 killed httpd.serve_forever()运行脚本：
$ python code.py http://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_server from application import simple_app as app if __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 + '$', path) if m: # pass the matched groups as arguments to the function args = m.groups() funcname = method.upper() + '_' + name if hasattr(self, funcname): func = getattr(self, funcname) return func(*args) return self.notfound() def GET_index(self): status = '200 OK' response_headers = [('Content-type', 'text/plain')] self.start(status, response_headers) yield "Welcome!\n" def GET_hello(self, name): ##########修改点 status = '200 OK' response_headers = [('Content-type', 'text/plain')] self.start(status, response_headers) yield "Hello %s!\n" % name def notfound(self): status = '404 Not Found' response_headers = [('Content-type', 'text/plain')] self.start(status, response_headers) yield "Not Found\n"2、DRY
消除GET_*方法中的重复代码，并且允许它们返回字符串：
#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- """application.py""" import re class my_app: urls = ( ("/", "index"), ("/hello/(.*)", "hello"), ) def __init__(self, environ, start_response): ##########修改点 self.environ = environ self.start = start_response self.status = '200 OK' self._headers = [] def __iter__(self): ##########修改点 result = self.delegate() self.start(self.status, self._headers) # 将返回值result（字符串 或者 字符串列表）转换为迭代对象 if isinstance(result, basestring): return iter([result]) else: return iter(result) def delegate(self): ##########修改点 path = self.environ['PATH_INFO'] method = self.environ['REQUEST_METHOD'] for pattern, name in self.urls: m = re.match('^' + pattern + '$', 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 re class my_app: """my simple web framework""" headers = [] def __init__(self, urls=(), fvars={}): self._urls = urls self._fvars = fvars def __call__(self, environ, start_response): self._status = '200 OK' # 默认状态OK del self.headers[:] # 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 application import my_app urls = ( ("/", "index"), ("/hello/(.*)", "hello"), ) wsgiapp = my_app(urls, globals()) 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 if __name__ == '__main__': from wsgiref.simple_server import make_server 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。
主要参考了 How to write a web framework in Python(作者 anandology 是web.py代码的两位维护者之一，另一位则是大名鼎鼎却英年早逝的 Aaron Swartz)，在此基础上作了一些调整和修改，并掺杂了自己的一些想法。
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