第23天，Django之中间件-低调大师

第23天，Django之中间件

2017-12-18 495

一、中间件简介
    Django官方文档描述
二、激活中间件
三、中间件包含的钩子方法和应用的顺序
    1. 钩子方法的调用
        1.1 process_request
        1.2 process_view
        1.3 process_template_response
        1.4 process_response
        1.5 process_exception
四、编写自己的中间件
    1. 正常流程
    2. process_request返回HttpResponse
    3. 加入process_view()方法
        3.1 将上述中间件代码中M3.process_request()返回一个HttpResponse（其余代码不变）：
        3.2 M2.process_view()返回HttpResponse，M3.process_request()返回None，其余代码不变：
    4. 加入process_exception()方法
        4.1 将上述中间件代码中的M2.process_response()返回HttpResponse
五、中间件应用场景
    1、做IP限制
    2、URL访问过滤
    3、缓存（还记得CDN吗?）

一、中间件简介

在django中，中间件其实就是一个类，在请求到来和结束后，django会根据自己的规则在合适的时机执行中间件中相应的方法。

Django官方文档描述

中间件是一个钩子框架，它们可以介入Django 的请求和响应处理过程。它是一个轻量级、底层的“插件”系统，用于在全局修改Django 的输入或输出。

每个中间件组件负责完成某个特定的功能。例如，Django 包含的一个中间件组件AuthenticationMiddleware ，它使用会话将用户和请求关联起来。

这篇文档讲解中间件如何工作、如何激活中间件以及如何编写你自己的中间件。Django集成了一些内置的中间件可以直接开箱即用。它们被归档在 .内置中间件参考

二、激活中间件

要激活一个中间件组件，需要把它添加到Django项目的配置文件settings.py中的MIDDLEWARE列表中。

在MIDDLEWARE中，每一个中间件组件用字符串的方式描述：一个完整的Python全路径加上中间件的类名称。例如，使用django-admin startproject创建项目的时候生成的默认值：

MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    'django.middleware.locale.LocaleMiddleware',    # admin界面默认是显示英语，如果要显示中文，就添加这一行中间件
]

Django的程序中，中间件不是必需的---只要你喜欢，MIDDLEWARE列表可以为空，但是强烈推荐你至少使用CommonMiddleware这个中间件。

MIDDLEWARE中的顺序非常重要，因为一个中间件可能依赖于另外一个。因为一个中间件可能依赖于另外一个。例如，AuthenticationMiddleware在会话中储存已认证的用户。所以它必须在SessionMiddleware之后运行。一些关于Django中间件类的顺序的常见提示，请见中间件排序。

三、中间件包含的钩子方法和应用的顺序

在请求阶段中，调用视图之前，Django会按照MIDDLEWARE中定义的顺序自顶向下应用中间件。会用到两个钩子：

process_request(request)
process_view(request, view_func, view_args, view_kwargs)

在响应阶段中，调用视图之后，中间件会按照相反的顺序应用，自底向上。会用到三个钩子：

process_exception(request, exception
process_template_response(request, response)
process_response(request, response)

中间件钩子方法应用顺序

上面5种钩子方法，你可以在自己写的中间件类中定义其中一种或多种。

1. 钩子方法的调用

1.1 process_request

process_request(request)
request是一个HttpRequest 对象。

Django在执行视图函数前，先从上往下调用每个中间件的process_request()方法。它应该返回一个None或一个HttpResponse对象。如果返回None（不写返回值相当于返回None），Django会继续调用下一个中间件的process_request()方法，当所有中间件的process_request()方法全部调用完毕且没有返回HttpResponse对象时，再从第一个中间件开始依次调用每个中间件的process_view()方法，最后执行对应的视图函数。如果它返回一个HttpResponse对象，Django就不用再去调用其它中间件的process_request()、process_view()或process_exception()和视图函数了，它将对HttpResponse 运用响应阶段的中间件，并返回结果。

1.2 process_view

process_view(request, view_func, view_args, view_kwargs)

request是一个HttpRequest对象。view_func是个视图函数， view_args是一个会被传递到视图的位置参数列表，而view_kwargs 是一个会被传递到视图的关键字参数字典。 view_args和 view_kwargs 都不包括第一个视图参数(request)。

process_view()会在Django 调用视图之前被调用。

它将返回None 或一个HttpResponse 对象。如果返回None，Django 将会继续执行其它的process_view() 中间件，然后调用对应的视图。如果返回一个HttpResponse对象，Django 就不用再去调用其它的view 或exception 中间件，或对应的视图；它将对HttpResponse 运用响应阶段的中间件，并返回结果。

注意：在中间件内部，从process_request 或process_view 中访问request.POST 或request.REQUEST 将阻碍该中间件之后的所有视图无法修改请求的上传处理程序，一般情况下要避免这样使用。

类CsrfViewMiddleware可以被认为是个例外，因为它提供csrf_exempt() 和csrf_protect()两个装饰器，允许视图显式控制在哪个点需要开启CSRF验证。

1.3 process_template_response

这个钩子实际中使用的较少

process_template_response(request, response)
request是一个HttpRequest对象。response是一个TemplateResponse对象（或等价的对象），由Django视图或者中间件返回。

如果响应的实例有render()方法，process_template_response()在视图刚好执行完毕之后被调用，这表明了它是一个TemplateResponse对象（或等价的对象）。

这个方法必须返回一个实现了render方法的响应对象。它可以修改给定的response对象，通过修改 response.template_name和response.context_data或者它可以创建一个全新的 TemplateResponse或等价的对象。

你不需要显式渲染响应 —— 一旦所有的模板响应中间件被调用，响应会自动被渲染。

在一个响应的处理期间，中间件以相反的顺序运行，这包括process_template_response()。

1.4 process_response

process_response(request, response)

process_response()在所有响应返回浏览器之前被调用。

request是一个HttpRequest对象。response是Django视图或者中间件返回的HttpResponse或者StreamingHttpResponse对象。

这个方法必须返回HttpResponse或者StreamingHttpResponse对象。它可以改变已有的response，或者创建并返回新的HttpResponse或StreamingHttpResponse对象。

不像 process_request()和process_view()方法，即使同一个中间件类中的process_request()和process_view()方法会因为前面的一个中间件返回HttpResponse而被跳过，process_response()方法总是会被调用。特别是，这意味着你的process_response()方法不能依赖于process_request()方法中的设置。

注意：最后，记住在响应阶段中，中间件以相反的顺序被应用，自底向上。意思是定义在MIDDLEWARE最底下的类的process_response()会最先被运行。

1.5 process_exception

process_exception(request, exception)

当一个视图抛出异常时，Django会调用process_exception()来处理。

request是一个HttpRequest对象。exception是一个被视图中的方法抛出来的 Exception对象。

process_exception()应该返回一个None 或者一个HttpResponse对象。如果它返回一个HttpResponse对象，模型响应和响应中间件会被应用，响应结果会返回给浏览器。否则，默认的异常处理机制将会被触发。

再次提醒，在处理响应期间，中间件的执行顺序是倒序执行的，这包括process_exception。如果一个异常处理的中间件返回了一个响应，那这个中间件上面的中间件都将不会被调用。

四、编写自己的中间件

Django版本

>> django-admin version
1.11.7

自己写的中间件（类）必须继承MiddlewareMixin

1. 正常流程

只有process_request和process_response时

from django.shortcuts import HttpResponse
from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin

class M1(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件: M1.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M1.process_response')
        return response

class M2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M2.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M2.process_response')
        return response
        
class M3(MiddlewareMixin):

    def process_request(self,request):
        print('中间件：M3.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M3.process_response')
        return response

在settings.py中注册自己编写的中间件：

MIDDLEWARE = [
    ...
    'middleware.testMiddleWare.M1',
    'middleware.testMiddleWare.M2',
    'middleware.testMiddleWare.M3',
    ...
]

写一个简单的视图test

def test(request):
    print('views.test')
    return HttpResponse('ok')

urls.py中添加一条url

urlpatterns = [
    ...
    url(r'test/', views.test),
]

访问http://127.0.0.1:8000/test/后，后端打印结果如下：

中间件: M1.process_request
中间件：M2.process_request
中间件：M3.process_request
视图函数：views.test
中间件：M3.process_response
中间件：M2.process_response
中间件：M1.process_response

从输出结果，可以得出执行流程如下图：

执行流程1

2. process_request返回HttpResponse

将上述中间件代码中的M2.process_request()返回HttpResponse（其余代码不变）：

class M2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M2.process_request')
        return HttpResponse('前端显示：中间件：M2.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M2.process_response')
        return response

前端显示结果：

前端显示：中间件：M2.process_request

后端输入结果：

中间件: M1.process_request
中间件：M2.process_request
中间件：M2.process_response
中间件：M1.process_response

从输出结果，可以得出执行流程如下图：

执行流程2

M2.process_request()返回HttpResponse后，不再执行后面中间件的process_request()方法和视图函数，直接依次往上（倒序）执行M2和M1的process_response()方法。

3. 加入process_view()方法

from django.shortcuts import HttpResponse
from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin

class M1(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件: M1.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M1.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M1.process_view')

class M2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M2.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M2.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M2.process_view')
        print('callback:',callback)

class M3(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M3.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M3.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M3.process_view')

前端显示视图函数test返回的：ok

后端输出结果如下：

中间件: M1.process_request
中间件：M2.process_request
中间件：M3.process_request
中间件：M1.process_view
中间件：M2.process_view
callback: <function test at 0x00000000045A8A60>
中间件：M3.process_view
视图函数：views.test
中间件：M3.process_response
中间件：M2.process_response
中间件：M1.process_response

依结果得出执行流程如下：

执行流程3

3.1 将上述中间件代码中M3.process_request()返回一个HttpResponse（其余代码不变）：

class M3(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M3.process_request')
        return HttpResponse('前端显示：中间件：M3.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M3.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M3.process_view')

前端页面显示：

前端显示：中间件：M3.process_request

后端输出结果如下：

中间件: M1.process_request
中间件：M2.process_request
中间件：M3.process_request
中间件：M3.process_response
中间件：M2.process_response
中间件：M1.process_response

从输入结果，可以得到如下执行流程：

执行流程4

从上述结果中可以看出，当process_request()返回HttpResponse时，就不再执行process_view()了。process_view()的callback参数是被执行的视图函数对象。

3.2 M2.process_view()返回HttpResponse，M3.process_request()返回None，其余代码不变：

注意：函数没有返回值时，默认返回None。

class M2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M2.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M2.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M2.process_view')
        return HttpResponse('前端显示：中间件：M2.process_view')

前端页面显示：

前端显示：中间件：M2.process_view

后端输出结果如下：

中间件: M1.process_request
中间件：M2.process_request
中间件：M3.process_request
中间件：M1.process_view
中间件：M2.process_view
中间件：M3.process_response
中间件：M2.process_response
中间件：M1.process_response

从上述结果可以得出如下执行流程：

执行流程5

从上图中可以看出，当中间某一个中间件的process_view()返回HttpResponse时，就不再执行下面中间件的process_view()和视图函数了。

4. 加入process_exception()方法

此方法是当视图函数中抛出异常时执行，当返回None时，前端页面会抛出一个异常页面，当返回HttpResponse时，前端页面会显示你定制的内容。

from django.shortcuts import HttpResponse
from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin

class M1(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件: M1.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M1.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M1.process_view')
        # return HttpResponse('M1.process_view')

    def process_exception(self,request,exception):
        print('中间件：M1.process_exception')

class M2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M2.process_request')
        # return HttpResponse('前端显示：中间件：M2.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M2.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M2.process_view')
        # return HttpResponse('前端显示：中间件：M2.process_view')

    def process_exception(self,request,exception):
        print('中间件：M2.process_exception')

class M3(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M3.process_request')
        # return HttpResponse('前端显示：中间件：M3.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M3.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M3.process_view')
        # return HttpResponse('前端显示：中间件：M3.process_view')

    def process_exception(self,request,exception):
        print('中间件：M3.process_exception')

故意给视图函数test加一个错误：

def test(request):
    int('abc')     #将字母转换成整型一定会抛出异常
    print('视图函数：views.test')
    return HttpResponse('ok')

前端页面显示如下图：

前端错误页面

4.1 将上述中间件代码中的M2.process_response()返回HttpResponse

class M2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self,request):
        print('中间件：M2.process_request')

    def process_response(self,request,response):
        print('中间件：M2.process_response')
        return response

    def process_view(self,request,callback,args,kwargs):
        print('中间件：M2.process_view')

    def process_exception(self,request,exception):
        print('中间件：M2.process_exception')
        return HttpResponse("500错误")

前面页面显示：

500错误

后端输出结果：

中间件: M1.process_request
中间件：M2.process_request
中间件：M3.process_request
中间件：M1.process_view
中间件：M2.process_view
中间件：M3.process_view
中间件：M3.process_exception
中间件：M2.process_exception
中间件：M3.process_response
中间件：M2.process_response
中间件：M1.process_response

执行流程如下图：

执行流程6

从上图可以看出，当中一个中间件的process_exception()方法捕获到视图函数中抛出异常的后并返回HttpResponse，则前端页面就显示你自定制的内容。后端程序也不会出现异常。并且前面的中间件process_exception()也不再执行。

五、中间件应用场景

由于中间件工作在视图函数执行前、执行后（像不像所有视图函数的装饰器！）适合所有的请求/一部分请求做批量处理

1、做IP限制

放在中间件类的列表中，阻止某些IP访问了；

2、URL访问过滤

如果用户访问的是login视图（放过）

如果访问其他视图（需要检测是不是有session已经有了放行，没有返回login），这样就省得在多个视图函数上写装饰器了！

3、缓存（还记得CDN吗?）

客户端请求来了，中间件去缓存看看有没有数据，有直接返回给用户，没有再去逻辑层执行视图函数

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