Python學習之解析Flask運作原理（圖文詳解）

本篇文章為大家帶來了關於python的相關知識，其中主要介紹了Flask的運行原理相關​​問題，對Flask的運行原理做一簡要解析，以增強對Flask的了解，希望對大家有幫助。

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  所有的Python Web框架都要遵循WSGI 協定,在這裡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應用程式都是一個可呼叫（callable）的物件。在 flask 中，這個物件就是 app = Flask(name) 建立出來的 app，就是下圖中的綠色Application部分。要運行web應用，必須有 web server，例如我們熟悉的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之間怎麼通信，就是WSGI的功能。它規定了app(environ, start_response) 的接口，server會調用application，並傳給它兩個參數：environ 包含了請求的所有信息，start_response 是application 處理完之後需要調用的函數，參數是狀態碼、響應頭部還有錯誤訊息。

  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，它做的事情就是呼叫另一個 application，然後再回傳（類似一個 proxy）。一般來說，嵌套的最後一層是業務應用，中間就是 middleware。這樣的好處是，可以解耦業務邏輯和其他功能，例如限流、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基於Werkzeug WSGI工具箱和Jinja2 範本引擎。 Flask使用BSD授權。 Flask也被稱為“microframework”，因為它使用簡單的核心，並用extension增加其他功能。 Flask沒有預設使用的資料庫、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、檔案上傳、各種開放式身分驗證技術。我們可以這麼理解，Flask是一個核心，而其他功能則是一些插件，需要什麼功能，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是怎麼將程式碼轉換為我們可見的Web網頁的。首先，我們得先從Web程式的一般流程來看，對於我們的Web應用來說，當客戶端想要取得動態資源時，（例如ASP和PHP這類語言寫的網站），這個時候就會發起一個HTTP請求（例如用瀏覽器存取一個URL），此時Web應用程式就會在伺服器後台進行相應的業務處理（例如對資料庫進行操作或是進行一些計算操作等），取出使用者需要的數據，生成對應的HTTP回應（當然，如果存取的是靜態資源，伺服器則會直接傳回使用者所需的資源，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，不同的請求可能會呼叫相同的處理邏輯。這裡有著相同業務處理邏輯的HTTP請求可以用一類URL來識別。例如在我們的部落格網站中，對於所有想要取得Articles內容的請求而言，可以用 articles/這類URL來表示，這裡的article_id用來區分不同的article。接著在後台定義一個get_article(article_id)的函數，用來取得article對應的數據，此外還需要建立URL和函數之間的一一對應關係。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，全名為Web Server Gateway interface，或Python Web Server Gateway Interface，是為Python 語言定義的Web伺服器和Web應用程式之間的簡單而通用的介面）。
  WSGI將Web服務分成兩個部分：伺服器和應用程式。 WGSI伺服器只負責與網路相關的兩件事：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，則透過呼叫WSGI應用程式進行。 WSGI工作流程如下圖所示：

  在Flask中，路由分發的程式碼寫起來十分簡單，如下：

# 管理员注销页面
@main.route('/logout')
def logout():
    dm = DataManager()
    currentUsers = dm.getUsers('0')
    print(currentUsers[0])
    return render_template('currentUsers.html', users=currentUsers)

  透過業務邏輯函數取得我們所需的資料後，伺服器將會根據這些資料來產生HTTP回應（對於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，也就是瀏覽器直接讀取並解釋的）。在網路開發中，常規的做法是將取得的資料傳入Web應用程式提供的一個HTML範本檔案中，經過範本系統的渲染後最終得到我們所需要的HTML回應檔。
  一般情況下，雖然請求不同，但是回應中的資料的展示方式是相同的，通俗點說就是除了我們請求獲得的資料不一樣外，其他都是一樣的，那麼我們就可以設計一個模板（除了資料內容可以改動，其他都是固定的HTML檔）。我們以部落格網站為例，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所要求的資料外都是一樣的，都有標題攔，內容欄等。也就是說，對於article來說，我們只需提供一個HTML模板，然後傳入不同article數據，即可得到不同的HTTP回應。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是基於python的模板引擎，功能比較類似於於PHP的smarty ，J2ee的Freemarker和velocity。它能完全支援unicode，並具有整合的沙箱執行環境，應用廣泛。jinja2使用BSD授權）。 Jinja2的工作流程如下圖所示：

  在Flask中，模板渲染的程式碼寫起來也是十分的便捷，程式碼如下：

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

  在Flask中，我們處理一個請求的流程就是，先根據使用者提交的URL來決定由哪個業務邏輯函數來處理，然後在函數中進行操作，取得所需的資料。再將取得的資料傳給對應的範本文件中，由Jinja2負責渲染得到HTTP回應內容，也就是HTTP回應的HTML文件，接著由Flask回傳回應內容。
  下面主要以實例項目對Flask運作原理做一簡要解析。在實例專案中，使用到了程式工廠函數和藍本。專案目錄結構如下：

  在manager.py檔案中，定義了專案啟動的入口函數：

# 确保服务器只会在该脚本被 Python 解释器直接执行的时候才会运行，而不是作为模块导入的时候。
if __name__ == '__main__':
    # 启用cmd命令行
    # manager.run()
    app.run(host='0.0.0.0', port=9000, debug=True)

同时，在该文件中创建了工厂方法实例：

	app = create_app()

  在工程方法中，对数据库进行了相关配置，创建了前端导航栏，同时对所创建的蓝本进行了注册。在创建的蓝本中主要涉及授权、路由及错误处理模块。

# 构造工厂方法
def create_app():
    # 在这里__name__ == __main__
    app = Flask(__name__)
    app.url_map.converters['regex'] = RegexConverter
    # 防止跨站攻击 注：为了增强安全性，密钥不应直接写入代码，而应该保存在环境变量中
    # app.config['SECRET_KEY'] = 'hard to guess string SUNNY2017'
    # app.secret_key = 'Sunny123456'

    # flask提供的读取外部文件
    app.config.from_pyfile('config')

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

    # 配置数据库连接
    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'当前在线', 'main.index'),
                                       View(u'全部用户', 'main.all_users'),
                                       View(u'注销', 'main.logout'),
                                       View(u'修改密码', '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
    # 注册蓝本 url_prefix='/auth'
    app.register_blueprint(auth_blueprint,)
    app.register_blueprint(main_blueprint, static_folder='static')
    return app

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