Python中Flask運行的原理是什么

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??所有的 Python Web框架都要遵循 WSGI 協議,在這里還是要簡單回顧一下 WSGI 的核心概念。

??WSGI 中有一個非常重要的概念：每個Python Web應用都是一個可調用（callable）的對象。在 flask 中，這個對象就是 app = Flask(name) 創建出來的 app，就是下圖中的綠色Application部分。要運行web應用，必須有 web server，比如我們熟悉的apache、nginx，或者python中的gunicorn，我們下面要講到的werkzeug提供的WSGIServer，它們是下圖的黃色Server部分。

??Server和Application之間怎么通信，就是WSGI的功能。它規定了 app(environ, start_response) 的接口，server會調用 application，并傳給它兩個參數：environ 包含了請求的所有信息，start_response 是 application 處理完之后需要調用的函數，參數是狀態碼、響應頭部還有錯誤信息。

??WSGI application 非常重要的特點是：它是可以嵌套的。換句話說，可以寫個application，它做的事情就是調用另外一個 application，然后再返回（類似一個 proxy）。一般來說，嵌套的最后一層是業務應用，中間就是 middleware。這樣的好處是，可以解耦業務邏輯和其他功能，比如限流、認證、序列化等都實現成不同的中間層，不同的中間層和業務邏輯是不相關的，可以獨立維護；而且用戶也可以動態地組合不同的中間層來滿足不同的需求。

??Flask基于Werkzeug WSGI工具箱和Jinja2 模板引擎。 Flask使用BSD授權。 Flask也被稱為“microframework”，因為它使用簡單的核心，用extension增加其他功能。Flask沒有默認使用的數據庫、窗體驗證工具。然而，Flask保留了擴增的彈性，可以用Flask-extension加入這些功能：ORM、窗體驗證工具、文件上傳、各種開放式身份驗證技術。我們可以這么理解，Flask是一個核心，而其他功能則是一些插件，需要什么功能，只要找到對應的插件，將其插入核心就能夠實現該功能了。

??Flask是怎么將代碼轉換為我們可見的Web網頁的。首先，我們得先從Web程序的一般流程來看，對于我們的Web應用來說，當客戶端想要獲取動態資源 時，（比如ASP和PHP這類語言寫的網站），這個時候就會發起一個HTTP請求（比如用瀏覽器訪問一個URL），此時Web應用程序就會在服務器后臺進行相應的業務處理（比如對數據庫進行操作或是進行一些計算操作等），取出用戶需要的數據，生成相應的HTTP響應（當然，如果訪問的是 靜態資源 ，服務器則會直接返回用戶所需的資源，不會進行業務處理）。整個處理工程如下所示：

??在實際的應用中，不同的請求可能會調用相同的處理邏輯。這里有著相同業務處理邏輯的HTTP請求可以用一類URL來標識。比如在我們的博客站點中，對于所有想要獲取Articles內容的請求而言，可以用 articles/這類URL來表示，這里的article_id用以區分不同的article。接著在后臺定義一個get_article(article_id)的函數，用來獲取article相應的數據，此外還需要建立URL和函數之間的一一對應關系。這就是Web開發中所謂的路由分發 ，如下圖所示：

??在Flask中，使用werkzeug來做路由分發，werkzeug是Flask使用的底層WSGI庫（WSGI，全稱 Web Server Gateway interface，或者 Python Web Server Gateway Interface，是為 Python 語言定義的Web服務器和Web應用程序之間的一種簡單而通用的接口）。
??WSGI將Web服務分成兩個部分：服務器和應用程序。WGSI服務器只負責與網絡相關的兩件事：接收瀏覽器的HTTP請求、向瀏覽器發送HTTP應答；而對HTTP請求的具體處理邏輯，則通過調用WSGI應用程序進行。WSGI工作流程如下圖所示：

??在Flask中，路由分發的代碼寫起來十分簡單，如下：

# 管理員注銷頁面
@main.route('/logout')
def logout():
    dm = DataManager()
    currentUsers = dm.getUsers('0')
    print(currentUsers[0])
    return render_template('currentUsers.html', users=currentUsers)

??通過業務邏輯函數獲得我們所需的數據后，服務器將會根據這些數據來生成HTTP響應（對于Web應用來說，一般就是一個HTML文件，這個是可以直接被我們的客戶端，即瀏覽器直接讀取并解釋的）。在Web開發中，常規的做法是將獲取的數據傳入Web應用提供的一個HTML模板文件中，經過模板系統的渲染后最終得到我們所需要的HTML響應文件。
??一般情況下，雖然請求不同，但是響應中的數據的展示方式是相同的 ，通俗點說就是除了我們請求獲得的數據不一樣外，其他都是一樣的，那么我們就可以設計一個模板（除了數據內容可以改動，其他都是固定的HTML文件）。我們以博客站點為例，對不同article而言，其具體article content雖然不同，但頁面展示的內容除了請求的數據外都是一樣的，都有標題攔，內容欄等。也就是說，對于article來說，我們只需提供一個HTML模板，然后傳入不同article數據，即可得到不同的HTTP響應。這就是所謂的模板渲染 ，如下圖所示：

??在Flask中使用Jinja2模板渲染引擎來做模板渲染（Jinja2是基于python的模板引擎，功能比較類似于于PHP的smarty，J2ee的Freemarker和velocity。它能完全支持unicode，并具有集成的沙箱執行環境，應用廣泛。jinja2使用BSD授權）。Jinja2的工作流程如下圖所示：

??在Flask中，模板渲染的代碼寫起來也是十分的便捷，代碼如下：

@app.route('/articles/<int:article_id>/') 
defget_article(article_id):
returnrender_template('path/to/template.html', data_needed)

??在Flask中，我們處理一個請求的流程就是，首先根據用戶提交的URL來決定由哪個業務邏輯函數來處理，然后在函數中進行操作，取得所需的數據。再將取得的數據傳給相應的模板文件中，由Jinja2負責渲染得到HTTP響應內容，即HTTP響應的HTML文件，然后由Flask返回響應內容。
??下面主要以實例項目對Flask運行原理做一簡要解析。在實例項目中，使用到了程序工廠函數和藍本。項目目錄結構如下：

??在manager.py文件中，定義了項目啟動的入口函數：

# 確保服務器只會在該腳本被 Python 解釋器直接執行的時候才會運行，而不是作為模塊導入的時候。
if __name__ == '__main__':
    # 啟用cmd命令行
    # manager.run()
    app.run(host='0.0.0.0', port=9000, debug=True)

同時，在該文件中創建了工廠方法實例：

	app = create_app()

??在工程方法中，對數據庫進行了相關配置，創建了前端導航欄，同時對所創建的藍本進行了注冊。在創建的藍本中主要涉及授權、路由及錯誤處理模塊。

# 構造工廠方法
def create_app():
    # 在這里__name__ == __main__
    app = Flask(__name__)
    app.url_map.converters['regex'] = RegexConverter
    # 防止跨站攻擊 注：為了增強安全性，密鑰不應直接寫入代碼，而應該保存在環境變量中
    # app.config['SECRET_KEY'] = 'hard to guess string SUNNY2017'
    # app.secret_key = 'Sunny123456'

    # flask提供的讀取外部文件
    app.config.from_pyfile('config')

    # basedir = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))
    # print(basedir)

    # 配置數據庫連接
    app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'mysql+pymysql://lmapp:lmapp@localhost/smp'
    app.config['SQLALCHEMY_COMMIT_ON_TEARDOWN'] = True
    app.config['SQLALCHEMY_TRACK_MODIFICATIONS'] = True

    nav.register_element('top', Navbar(u'APP安盾',
                                       View(u'當前在線', 'main.index'),
                                       View(u'全部用戶', 'main.all_users'),
                                       View(u'注銷', 'main.logout'),
                                       View(u'修改密碼', 'main.chgpwd'),
                                       ))
    nav.init_app(app)
    db.init_app(app)
    bootstrap.init_app(app)
    # init_views(app)
    from .auth import auth as auth_blueprint
    from .main import main as main_blueprint
    # 注冊藍本 url_prefix='/auth'
    app.register_blueprint(auth_blueprint,)
    app.register_blueprint(main_blueprint, static_folder='static')
    return app

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