Python Web框架Django從入門到放棄

Python除了學習基礎知識之外，最常用的三大塊就是數據挖掘分析,人工智能,Web開發，今天就介紹下Python全棧工程師必備的知識點之一Web開發

簡介

Web整體框架

Web框架： 別人已經設定好的一個Web網站模板，你學習它的規則，然後“填空”或“修改”成你自己需要的樣子。
其它基於Python的Web框架，如Tornado、Flask、Django都是在這個範圍內進行增刪裁剪的。例如Tornado用的是自己的異步非阻塞通信協議，Flask則只提供了最精簡和基本的框架，Django直接使用WSGI通信協議，並實現了大部分Web應用相關的功能。

圖1 Web框架

Web服務器架構（uWSGI）

什麼是WSGI？(上圖黃色部分)
這裏畫的黃色WSGI是統稱而已，其實本身是有幾個部分組合而成。

uWSGI是一個Web服務器，它實現了WSGI協議、uwsgi、http等協議。Nginx中HttpUwsgiModule的作用是與uWSGI服務器進行交換。

要注意 WSGI / uwsgi / uWSGI 這三個概念的區分。

WSGI是一種Web服務器網關接口。它是一個Web服務器（如nginx，uWSGI等服務器）與web應用（如用Flask框架寫的程序）通信的一種規範。
uwsgi是一種線路協議而不是通信協議，在此常用於在uWSGI服務器與其他網絡服務器(Nginx)的數據通信。
而uWSGI是實現了uwsgi和WSGI兩種協議的Web服務器。
uwsgi協議是一個uWSGI服務器自有的協議，它用於定義傳輸信息的類型（type of information），每一個uwsgi packet前4byte爲傳輸信息類型描述，它與WSGI相比是兩樣東西。

圖2 Web服務器架構

Nginx
通俗易懂的理解下Nginx
1.靜態HTTP服務器
首先它是一個http服務器，可以將服務器上的靜態文件(html,圖片)通過http協議展現給客戶端

2.反向代理和負載均衡
這兩個特性都是相輔相成的，想象下，如果沒有ng,客戶端可以直接通過http協議訪問某網站的應用服務器。如果加上ng，就類似ng成爲了一個代理服務器，而且是反向代理服務器。(正向代理就是我們OC中寫的代理，反向代理可以理解爲給10086打電話)。當網站訪問量大，一臺服務器不夠用，就會把應用部署到多臺服務器上，大量用戶分配給多臺機器，掛一臺也不影響其他。

3.反向代理和虛擬主機
有的網站訪問量大就需要負載均衡。但是小公司前期沒很多訪問量，一臺服務器也夠了，會將多個網站部署到同一臺服務器上。例如aaa.com和bbb.com兩個網站部署在同一臺服務器，兩個域名解析到同一個IP，訪問各自的應用網站，就像兩個服務器一樣，這就是所謂的虛擬主機

個人通俗的來理解下：在開始入門之前先了解下，咱們一般都是用Nginx和uWSGI進行部署我們的Django應用。首先這裏客戶端請求，進入Nginx，如果是靜態資源，直接讀取，其他轉發進入uWSGIweb服務容器，首先和左側和Nginx交互的時候實現了uwsgi協議，右側和Django應用交互的時候實現了WSGI協議,這就是三個名詞的基本理解了。

Python服務器類比Java

獨立WSGI server（實現了Http服務器功能） + Python Web應用程序

例如：Gunicorn，uWSGI + Django，Flask

獨立Servlet引擎（Java應用服務器）（實現了Http服務器功能） + Java Web應用程序

例如：Jetty，Tomcat + SpringMVC，Struts2

Python和Java服務器共同點

WSGI server（例如Gunicorn和uWSGI）

WSGI server服務器內部都有組建來實現Socket連接的創建和管理。

WSGI server服務器都實現了Http服務器功能，能接受Http請求，並且通過Python Web應用程序處理之後返回動態Web內容。

Java應用服務器（Jetty和Tomcat）

Java應用服務器內部都有Connector組件來實現Socket連接的創建和管理。

Java應用服務器都實現了Http服務器功能，能接受Http請求，並且通過Java Web應用程序處理之後返回動態Web內容。

Django 整體架構

圖3 Django MTV模型組織

當一個通過上面的Ngnix和uWSGI轉發後最後請求Django站點的時候，下面是Django系統決定執行哪個Python代碼的算法：

我們創建的項目startproject xxx，有個根的root conf，一般會從ROOT_URLCONF該字段讀取，但是如果有個HttpResponse對象有urlconf屬性(set by middleware)，這個值就會被替換掉（Django中間件全過程解析）
Django加載匹配模塊是根據urlpatterns參數的，該參數是django.urls.path() 或者 django.url.re_path()組成的列表
Django依次匹配URL，匹配到第一個就停下來
一旦匹配到，會根據conf模塊下是繼續分發還是直接調用執行函數
如果匹配失敗，拋出異常，調用內置的錯誤view模塊顯示
6.成功後執行View裏面的函數，分別能綁定model和template，model對應ORM操作數據庫，template用於接收model數據，渲染結果。
7.處理完後原理返回到客戶端。

圖1是整體架構，圖2是對應圖1WSGI部分詳細結構圖，圖3是Django的MTV整體架構圖。
以下就是Python的Web開發技術棧。如果一個人開發，前端這些技術必須掌握，Web服務器搞懂Nginx和uWSGI，公共組件按需取捨，全部用pip進行安裝，類似OC的cocoapods，Django自帶了幾種ORM數據庫後端，本地開發SQLIte即可，但是如果你要部署到服務器，MySQL服務器就必須掌握。

開發入門

1.安裝虛擬環境

which python3
cd Desktop
mkdir Hello
virtualenv -p /usr/local/bin/python3 venv
source venv/bin/activate
# 或者 . venv/bin/activate
# deactive 關閉虛擬環境
pip install django==2.2.4

2.創建項目

django-admin startproject mysite
mkdir templates

這裏我們創建了一個主工程文件mysite，templates如果你是用IDE啓動的話默認安利給你的文件夾，也就是MVT模型中的T。manager.py就是項目管理腳本。

python manager runserver可以看到啓動了DJango服務器。

3.創建app 配置Pycharm參數

python manager.py startapp login

這裏我們要編寫稍微完整一點的Demo，用Pycharm來接管整個工程，如果你創建項目直接用Pycharm也行，但是有些你從Github下載下來的項目，你用Pycharm打開加工的話，一樣需要了解一點基本的配置，不然連一點提示都沒有，下面就是完整的配置。

1.模板文件提示，Pythcharm----Preference-----Language&Framework-----Python Template Languages設置成Django，這樣模板文件就有了模板提示

2.代碼提示，資源跳轉 Pythcharm----Preference-----Language&Framework-----Django------設置參數

3.templates文件設置，右擊----Make Directory as-----Template Folder 文件夾變成紫色，同時需要在Settings.py中設置查找路徑

4.venv文件設置，右擊----Make Directory as-----Exclusion 變成橙色

5.根目錄設置，右擊----Make Directory as-----SourcesRoot 變成藍色

編寫路由

此時我們的項目有一個主工程mysite，一個子工程Applogin,首先打開mysite/urls.py文件處理總路由入口

from django.contrib import admin
from django.urls import path, include, re_path

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    re_path(r'^', include('login.urls', namespace='login'))
]

這裏我們主工程一般不做處理，直接轉發到對應的模塊，比如這裏轉發到login模塊的urls.py去匹配，但是我們需要在settings.py中註冊login

INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'login'
]

然後在login模塊中創建一個urls.py進行匹配

from django.urls import re_path
from . import views

app_name = 'login'

urlpatterns = [
    re_path(r'^index$', views.index, name='mysite_index'),
]

編寫視圖

from django.http import HttpResponse

def index(request):
    return HttpResponse('Hello world')

返回HTML模板

上面只是簡單介紹了從路由到View視圖處理完的一套流程，下面接入HTML模板進行演示

首先在根目錄新建一個文件夾static，創建一個index.css出來，然後再templates下面新建一個index.html。
這兩個文件都需要在settings.py中設置查找路徑

TEMPLATES = [
    {
        'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates',
        'DIRS': [os.path.join(BASE_DIR, 'templates'),],
        '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',
            ],
        },
    },
]

# Static files (CSS, JavaScript, Images)
# https://docs.djangoproject.com/en/2.2/howto/static-files/

STATIC_URL = '/static/'

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

修改視圖返回值,用模板進行渲染

from django.shortcuts import render
def index(request):
    context = {}
    context['content'] = 'Hello world'
    return render(request, 'index.html',context)

模板頁面加載靜態資源以及讀取數據的方式

{% load staticfiles %}
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <link rel="stylesheet" href="{% static 'index.css' %}">
</head>
<body>
<h1>{{ content }}</h1>

</body>
</html>

啓動服務

python manage.py runserver 輸入127.0.0.1:8000/index就能看到我們的Hello World

完整Demo

描述一個用表單提交數據，然後展示出來的框架Demo

設計頁面

# 表單頁面
{% load staticfiles %}
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
    <link rel="stylesheet" href="{% static 'index.css' %}">
</head>
<body>
<h1>登錄</h1>
<form action="{% url 'login:mysite_submit' %}" method="post">
	{% csrf_token %}
    用戶：<input type="text" name="username">
    密碼：<input type="password" name="password">
    <input type="submit" value="提交">
</form>
</body>
</html>

# 結果頁面
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Title</title>
</head>
<body>
<ul>
    {% for user in lists %}
        姓名：{{ user.username }}
        密碼：{{ user.password }}
        <br>
    {% endfor %}
</ul>
</body>
</html>

模型設計

from django.db import models
class UserInfo(models.Model):
    username = models.CharField(max_length=20)
    password = models.CharField(max_length=20)

模型設計好之後，我們需要生成遷移文件以及遷移到數據庫建表
python manager.py makemigrations和 python manager.py migrate

編寫路由

# 加多一條提交的路由
from django.urls import re_path
from . import views

app_name = 'login'

urlpatterns = [
    re_path(r'^$', views.index, name='mysite_index'),
    re_path(r'^submit$', views.submit, name='mysite_submit')
    # re_path(r'^detail/(\d+)/$', views.blog_details, name='blog_details'),
]

編寫View

# 處理邏輯
from django.shortcuts import render
from django.http import HttpResponse
from .models import UserInfo

def index(request):
    context = {}
    context['content'] = 'Hello world'
    return render(request, 'index.html',context)


def submit(request):

    if request.POST:
        username =  request.POST.get('username')
        password =  request.POST.get('password')
        user, created =  UserInfo.objects.get_or_create(username=username, password=password)
        if created:
            user.save()
    lists =  UserInfo.objects.all()
    return render(request, 'result.html', context={'lists': lists })

這裏寫邏輯的時候我們可以進到shell模式進行測試

python manage.py shell
>>> from login.models import UserInfo
>>> x = UserInfo.objects.all()
>>> x
<QuerySet []>
>>> str(x.query) # 查看對應的sql
'SELECT "login_userinfo"."id", "login_userinfo"."username", "login_userinfo"."password" FROM "login_userinfo"'

編寫Admin顯示的模型

from django.contrib import admin
from .models import UserInfo

@admin.register(UserInfo)
class UserInfoAdmin(admin.ModelAdmin):
    list_display = ['pk','username','password']

創建超級管理員

python manage.py createsuperuser

隨後就可以通過127.0.0.1:8000/admin進入後臺管理頁面，其中能看到我們之前處理admin.py得到的條目，可以添加或者刪除數據，博客後臺就這麼搞定了。

啓動服務

python manager.py runserver

疑惑

針對這個簡單的Demo，也羅列了用到的一些知識點，下面已經單獨寫了博客分析了

模板標籤

可以看到很多類似的 {% csrf_token %} 和 {% static 'index.css' %}的東西，這個其實就是模板標籤，簡單理解就是左邊那個是函數，有沒有右側代表函數是否帶參數，很顯然，static就帶參數。我們來模擬一個用途
首先保證你的App被註冊進入了，然後再models.py的同級目錄下創建一個Python包

上面的最基本的自定義Tag，首先在模塊裏面必須包含一個register的模塊級變量，纔可以通過裝飾器註冊tag標籤，使用如下

{% load login_tags %}
......
<h1>登錄{% get_comment_count '1000' %}</h1>
......

部署前準備（數據庫遷移）

SQLIte遷移成Mysql

部署前準備（靜態資源蒐集）

靜態資源開發配置和部署蒐集

總結：上面介紹了Django Web開發最基本的框架，開發階段靜態資源不需要單獨處理，只需要指定路徑即可，部署的時候我們會通過腳本把靜態資源蒐集到一個目錄下，配置給到Nginx進行管理。開發階段的數據庫可以用SQLIte進行，不需要單獨的其他配置，等到部署之前，需要按上面的教程遷移到Mysql，其中涉及到一些坑已經有詳細介紹，跟着做就好了，特別注意Mysql的字符編碼集和校對規則就好了，不然數據不兼容是最難受的。本地部署前準備後就需要買個服務器進行部署了，時間不多，下次在詳述如何用Nginx和uWSGI部署到Center OS服務器。

以下是空餘時間陸陸續續寫的博客框架，放在Github了，有興趣的可以研究下傳送門

參考文檔：
Nginx

Python Web框架Django從入門到放棄

簡介

Web整體框架

Web服務器架構（uWSGI）

Django 整體架構

開發入門

1.安裝虛擬環境

2.創建項目

3.創建app 配置Pycharm參數

編寫路由

編寫視圖

返回HTML模板

啓動服務

完整Demo

疑惑

模板標籤

CSRF Token作用

裝飾器

內置模塊App

內置中間件（MIDDLEWARE）

部署前準備（數據庫遷移）

部署前準備（靜態資源蒐集）

高效率使用windows

智能決策新時代：可視化大屏是否能夠超越傳統白板？

解密Prompt系列28. LLM Agent之金融領域摸索：FinMem & FinAgent

分享幾個.NET開源的AI和LLM相關項目框架

iOS 二進制第三方庫思路之Carthage編譯靜態庫

iOS 輕量級包管理工具Carthage瞭解下

通俗易懂的圖解JavaScript中的Event Loop以及JavaScript中的await和async執行順序

CSS中position屬性(relative,absolute,fixed)和display中的inline-block

Django內置模塊之contenttypes框架

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結

Python Web框架Django從入門到放棄

簡介

Web整體框架

Web服務器架構（uWSGI）

Django 整體架構

開發入門

1.安裝虛擬環境

2.創建項目

3.創建app 配置Pycharm參數

編寫路由

編寫視圖

返回HTML模板

啓動服務

完整Demo

疑惑

模板標籤

CSRF Token作用

裝飾器

內置模塊App

內置中間件 （MIDDLEWARE）

部署前準備 （數據庫遷移）

部署前準備 （靜態資源蒐集）

內置中間件（MIDDLEWARE）

部署前準備（數據庫遷移）

部署前準備（靜態資源蒐集）