如果問你 WSGI 是什麼？0歲Web後端開發必看

題圖：Photo by Jaredd Craig on Unsplash

寫了幾年的 Python Web 程式，說不出 WSGI 是什麼？ 說不出 Web 程式是如何跑起來的？ 說不出一個Web核心框架應該包含哪些東西？ 這估計是工資漲不上去的原因之一。讀完這篇文章，幫你瞭解 WSGI 是什麼。

背景

Python Web 開發中，服務端程式可以分為兩個部分，一是伺服器程式，二是應用程式。前者負責把客戶端請求接收，整理，後者負責具體的邏輯處理。為了方便應用程式的開發，我們把常用的功能封裝起來，成為各種Web開發框架，例如 Django, Flask, Tornado。不同的框架有不同的開發方式，但是無論如何，開發出的應用程式都要和伺服器程式配合，才能為使用者提供服務。這樣，伺服器程式就需要為不同的框架提供不同的支援。這樣混亂的局面無論對於伺服器還是框架，都是不好的。對伺服器來說，需要支援各種不同框架，對框架來說，只有支援它的伺服器才能被開發出的應用使用。

這時候，標準化就變得尤為重要。我們可以設立一個標準，只要伺服器程式支援這個標準，框架也支援這個標準，那麼他們就可以配合使用。一旦標準確定，雙方各自實現。這樣，伺服器可以支援更多支援標準的框架，框架也可以使用更多支援標準的伺服器。

（幫助理解，畫了個圖）

Python Web開發中，這個標準就是 The Web Server Gateway Interface, 即 WSGI. 這個標準在PEP 333中描述，後來，為了支援 Python 3.x, 並且修正一些問題，新的版本在PEP 3333中描述。

WSGI 是什麼

WSGI 是伺服器程式與應用程式的一個約定，它規定了雙方各自需要實現什麼介面，提供什麼功能，以便二者能夠配合使用。

WSGI 不能規定的太複雜，否則對已有的伺服器來說，實現起來會困難，不利於WSGI的普及。同時WSGI也不能規定的太多，例如cookie處理就沒有在WSGI中規定，這是為了給框架最大的靈活性。要知道WSGI最終的目的是為了方便伺服器與應用程式配合使用，而不是成為一個Web框架的標準。

另一方面，WSGI需要使得middleware（是中介軟體麼？）易於實現。middleware處於伺服器程式與應用程式之間，對伺服器程式來說，它相當於應用程式，對應用程式來說，它相當於伺服器程式。這樣，對使用者請求的處理，可以變成多個 middleware 疊加在一起，每個middleware實現不同的功能。請求從伺服器來的時候，依次通過middleware，響應從應用程式返回的時候，反向通過層層middleware。我們可以方便地新增，替換middleware，以便對使用者請求作出不同的處理。

WSGI主要是對應用程式與伺服器端的一些規定，所以，它的主要內容就分為兩個部分。

應用程式

WSGI規定：

1. 應用程式需要是一個可呼叫的物件

在Python中:

• 可以是函式

• 可以是一個例項，它的類實現了call方法

• 可以是一個類，這時候，用這個類生成例項的過程就相當於呼叫這個類

同時，WSGI規定：

2. 可呼叫物件接收兩個引數

這樣，如果這個物件是函式的話，它看起來要是這個樣子：

# callable function
def application(environ, start_response):
    pass

如果這個物件是一個類的話，它看起來是這個樣子：

# callable class
class Application:
    def __init__(self, environ, start_response):
        pass

如果這個物件是一個類的例項，那麼，這個類看起來是這個樣子：

# callable object
class ApplicationObj:
    def __call__(self, environ, start_response):
        pass

最後，WSGI還規定:

3.可呼叫物件要返回一個值，這個值是可迭代的。

這樣的話，前面的三個例子就變成：

HELLO_WORLD = b"Hello world!\n"


# callable function
def application(environ, start_response):
    return [HELLO_WORLD]


# callable class
class Application:
    def __init__(self, environ, start_response):
        pass

    def __iter__(self):
        yield HELLO_WORLD


# callable object
class ApplicationObj:
    def __call__(self, environ, start_response):
        return [HELLO_WORLD]

你可能會說，不是啊，我們平時寫的web程式不是這樣啊。 比如如果使用web.py框架的話，一個典型的應用可能是這樣的:

class hello:
    def GET(self):
        return 'Hello, world!'

這是由於框架已經把WSGI中規定的一些東西封裝起來了，我們平時用框架時，看不到這些東西，只需要直接實現我們的邏輯，再返回一個值就好了。其它的東西框架幫我們做好了。這也是框架的價值所在，把常用的東西封裝起來，讓使用者只需要關注最重要的東西。

當然，WSGI關於應用程式的規定不只這些，但是現在，我們只需要知道這些就足夠了。下面，再介紹伺服器程式。

伺服器程式

伺服器程式會在每次客戶端的請求傳來時，呼叫我們寫好的應用程式，並將處理好的結果返回給客戶端。

WSGI規定：

4.伺服器程式需要呼叫應用程式

伺服器程式看起來大概是這個樣子的：

def run(application):
    environ = {}

    def start_response(status, response_headers, exc_info=None):
        pass

    result = application(environ, start_response)

    def write(data):
        pass

    for data in result:
        write(data)

這裡可以看出伺服器程式是如何與應用程式配合完成使用者請求的。

WSGI規定了應用程式需要一個可呼叫物件，有兩個引數，返回一個可迭代物件。在伺服器 程式中，針對這幾個規定，做了以下幾件事：

1. 把應用程式需要的兩個引數設定好

2. 呼叫應用程式

3. 迭代訪問應用程式的返回結果，並將其傳回客戶端

你可以從中發現，應用程式需要的兩個引數，一個是一個dict物件，一個是函式。它們到底有什麼用呢？這都不是我們現在應該關心的，現在只需要知道，伺服器程式大概做了什麼事情就好了，後面，我們會深入討論這些細節。

middleware

另外，有些功能可能介於伺服器程式和應用程式之間，例如，伺服器拿到了客戶端請求的URL, 不同的URL需要交由不同的函式處理，這個功能叫做 URL Routing，這個功能就可以放在二者中間實現，這個中間層就是 middleware。

middleware對伺服器程式和應用是透明的，也就是說，伺服器程式以為它就是應用程式，而應用程式以為它就是伺服器。這就告訴我們，middleware需要把自己偽裝成一個伺服器，接受應用程式，呼叫它，同時middleware還需要把自己偽裝成一個應用程式，傳給伺服器程式。

其實無論是伺服器程式，middleware 還是應用程式，都在服務端，為客戶端提供服務，之所以把他們抽象成不同層，就是為了控制複雜度，使得每一次都不太複雜，各司其職。

下面，我們看看middleware大概是什麼樣子的。

# URL Routing middleware
def urlrouting(url_app_mapping):
    def midware_app(environ, start_response):
        url = environ['PATH_INFO']
        app = url_app_mapping[url]

        result = app(environ, start_response)

        return result

    return midware_app

函式 midware_app就是一個簡單的middleware：對伺服器而言，它是一個應用程式，是一個可呼叫物件， 有兩個引數，返回一個可呼叫物件。對應用程式而言，它是一個伺服器，為應用程式提供了引數，並且呼叫了應用程式。

另外，這裡的urlrouting函式，相當於一個函式生成器，你給它不同的 url-app 對映關係，它會生成相應的具有 url routing功能的 middleware。

如果你僅僅想簡單瞭解一下WSGI是什麼，相信到這裡，你差不多明白了，下面會介紹WSGI的細節，這些細節來自 PEP3333。

Python之禪注：

其實在 Python 中，已經內建了一個實現 WSGI 的伺服器程式

from wsgiref.simple_server import make_server

def application(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    return [b'Hello, World']

if __name__ == '__main__':
    server = make_server('', 8888, application)
    print("server running on port 8888")
    server.serve_forever()

這個Web程式包含了兩部分，application是應用程式部分，make_server會建立一個伺服器程式，伺服器程式啟動時，監聽8888埠，瀏覽器訪問 localhost:8888 時，會顯示Hello, World。 這裡的 application可以用你的 Django 程式來代替。

作者：minixalpha
原文：https://blog.csdn.net/on_1y/article/details/18803563

推薦閱讀

• 推薦兩個爬蟲崗位： 20 - 50k

• Python：如何用一行程式碼獲取上個月是幾月