Flask初探之WSGI

金色旭光發表於2022-02-14
Flask


Flask是一個使用 Python 編寫的輕量級 Web 應用框架。較其他同型別框架更為靈活、輕便、安全且容易上手。它可以很好地結合MVC模式進行開發，小型團隊在短時間內就可以完成功能豐富的中小型網站。另外，Flask還有很強的定製性，使用者可以根據自己的需求來新增相應的功能，在保持核心功能的同時實現豐富的功能擴充套件。Flask強大的外掛庫也可以讓使用者實現個性化的網站定製，開發出功能強大的網站。

Flask 的三個特點：輕量級、靈活、定製型強。接下來將用5篇來介紹Flask原理，難度由淺入深。

flask demo

首先以最快的的方法跑一個最簡單的Flask程式。
app.py

import time
from flask import Flask 

# 例項化一個Flask類，app代表著flask程式。
app = Flask(__name__)

# 向flask例項新增一個路由
@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello World!'

執行flask

flask run

訪問127.0.0.1:5000

從flask中匯入Flask類，然後例項化Flask類得到一個應用程式:app。
在例項化Flask時，傳入了一個引數__name__，該引數代表檔名，本例中就是app。傳入引數主要為了定位檔案，可以通過傳入這個名字確定程式的根目錄，以便獲得靜態檔案和模板檔案的目錄。

微框架

在官方介紹中， Flask被稱為微框架，那麼這裡的微是什麼意思呢？

這裡的微並不意味著 Flask 功能簡陋，而是指其保留核心且易於擴充套件。有許多 Web程式不需要後臺管理、使用者認證、許可權管理，有些甚至不需要表單或資料庫，所以 Flask 並沒有內建這類功能，而是把這些功能都交給擴充套件或使用者自己實現。

正因為如此，從只需要渲染模板的小專案到需要各種功能的大專案，Flask 幾乎能夠適應各種情況。 Flask的這一設計理念正印證了《Zen of Python 》裡的這一句Simple is better than complex

WSGI

Flask作為一個web框架，WSGI是必須要實現的元件。那麼什麼是WSGI？在web框架中的作用又是什麼？
web框架分為兩個部分，分別是：

  1. 服務端程式：接收客戶端傳送的請求
  2. 應用程式：處理客戶端的請求

WSGI：Web Server Gateway Interface 網站服務閘道器介面，一種網路請求的規範，服務端程式就是實現了WSGI規範的程式。Flask是處理客戶端請求的應用程式。
兩者的關係如下：

為什麼需要服務端程式？難道不可以直接將請求傳送給應用端嗎？
因為在處理請求時不希望接觸到TCP連線、HTTP原始請求、請求定位等底層資料處理，所以需要一個統一的介面幫助我們來處理這些的資料，讓我們專心用Python編寫Web業務。這個介面就是WSGI：Web Server Gateway Interface。WSGI定義了一種規範，將請求原始資料處理好，以固定的格式傳遞給應用程式。凡是實現了WSGI規範的程式都可以稱之為伺服器程式。

應用程式如何工作？：
當一個請求過來之後服務端程式將請求解析，並根據請求的內容呼叫處理函式，這裡處理函式就是應用程式。應用程式接收到引數，處理並返回結果。

從請求資料格式的角度來看：
HTTP請求到我們的Web程式之間，有一個轉換過程——從Http報文到WSGI 規定的資料格式。實現了WSGI的程式則可以視為客戶端請求和我們的Web程式之間溝通的橋樑。
資料格式的轉化如下：

WSGI工作細節

python自帶的一個簡單的wsgi服務，通過該服務來探究WSGI的工作細節。
wsgi_simple.py

# 從wsgiref模組匯入:
from wsgiref.simple_server import make_server

def application(environ, start_response):
    start_response('200 ok', [('Content-Type', 'text/html')])
    return [b'<h1>hello wsgi!</h1>']

# 建立一個伺服器，IP地址為空，埠是8080，處理函式是application:
httpd = make_server('', 8080, application)
print ("Serving HTTP on port 8080...")

# 開始監聽HTTP請求:
httpd.serve_forever()

訪問127.0.0.1:8080

根據WSGI的規定，應用程式必須是一個可呼叫物件（call able object）。
WSGI務器啟動後會監聽本機的對應埠。當接收到請求時，將請求報文解析為一個 environ字典， 同時提供一個設定伺服器狀態和各種返回頭標誌的函式start_response，將environ和start_response作為引數，呼叫應用端程式真正處理請求。
引數：可呼叫物件接收兩個引數

  1. environ 包含了請求的所有資訊的字典
  2. start_response 通知伺服器響應狀態並設定各種標頭

返回:可迭代物件

在上例中application就是應用程式，它是一個函式，也可以是方法或類。接受的引數是wsgiref服務端程式提供的environ和start_response，返回值是一個位元組串，可迭代物件。

總結一下web框架兩個元件的功能：
服務端程式：

  1. 監聽本機埠
  2. 將請求解析成字典
  3. 呼叫應用程式，將結果返回給請求方

應用程式：

  1. 接受environ和start_response兩個引數
  2. 設定返回狀態和返回頭部資訊

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