django框架--底层架构
目录 零、参考 一、对于web服务的理解 二、对于wsgi协议的理解 三、自定义一个简单的基于wsgi协议的web框架 四、django中的server实现 五、django中的application实现 六、django的底层调用链 七、总结 零、参考 https://www.jianshu.com/p/679dee0a4193https://www.letiantian.me/2015-09-10-understand-python-wsgi/ 一、对于web服务的理解 web服务应该至少包含两个模块：web服务器和web应用程序，两个模块在功能和代码上解耦。web服务器负责处理socket调用、http数据解析和封装等底层操作。web应用程序负责业务处理、数据增删改查、页面渲染/生成等高层操作。web服务器一旦接收到http请求，经过自身的解析后就会调用web应用程序来处理业务逻辑，并得到web应用程序的返回值，再经过自身的封装发送给客户端。 二、对于wsgi协议的理解 在web服务器和web应用程序之间需要定义一个接口规则，这也叫协议，用于明确两者之间以什么样的形式交互数据。即：web服务器应该以什么样的形式调用web应用程序，而web应用程序又应该定义成什么形式。 python下规定的web服务的接口规则叫做wsgi，wsgi协议对于server和application的接口定义如下： 对于server调用规则的定义： response = application(environ, start_response) 对于application接口编码的定义： def application(environ, start_response): status = '200 OK' response_headers = [('Content-Type', 'text/plain'),] start_response(status, response_headers) return [b'hello',] 只要是遵从如上形式进一步封装server和application的，均称为实现了wsgi协议的server/application。 python内置提供了一个wsigref模块用于提供server，但是只能用于开发测试，django框架就是使用此模块作为它的server部分，也就说，实际生产中的server部分，还需要使用其他模块来实现。 任何web框架，可能没有实现server部分或者只实现一个简单的server，但是，web框架肯定实现了application部分。application部分完成了对一次请求的全流程处理，其中各环节都可以提供丰富的功能，比如请求和响应对象的封装、model/template的实现、中间件的实现等，让我们可以更加细粒度的控制请求/响应的流程。 三、自定义一个简单的基于wsgi协议的web框架 django框架的server部分由python内置的wsgiref模块提供，我们只需要编写application应用程序部分。 from wsgiref.simple_server import make_server def app(environ, start_response): # wsgi协议规定的application部分的编码形式，可在此基础上扩展 status = '200 OK' respones_headers = [] start_response(status, response_headers) return [b'hello',] if __name__ == '__main__': httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, app) httpd.serve_forever() 四、django中的server实现 django使用的底层server模块是基于python内置的wsgiref模块中的simple_server，每次django的启动都会执行如下run函数。run函数中会执行serve_forever，此步骤将会启动socket_server的无限循环，此时就可以循环提供请求服务，每次客户端请求到来，服务端就执行django提供的application模块。 django中server的启动----django.core.servers.basehttp.py """ HTTP server that implements the Python WSGI protocol (PEP 333, rev 1.21). Based on wsgiref.simple_server which is part of the standard library since 2.5. This is a simple server for use in testing or debugging Django apps. It hasn't been reviewed for security issues. DON'T USE IT FOR PRODUCTION USE! """ def run(addr, port, wsgi_handler, ipv6=False, threading=False, server_cls=WSGIServer): server_address = (addr, port) if threading: httpd_cls = type('WSGIServer', (socketserver.ThreadingMixIn, server_cls), {}) else: httpd_cls = server_cls httpd = httpd_cls(server_address, WSGIRequestHandler, ipv6=ipv6) if threading: # ThreadingMixIn.daemon_threads indicates how threads will behave on an # abrupt shutdown; like quitting the server by the user or restarting # by the auto-reloader. True means the server will not wait for thread # termination before it quits. This will make auto-reloader faster # and will prevent the need to kill the server manually if a thread # isn't terminating correctly. httpd.daemon_threads = True httpd.set_app(wsgi_handler) httpd.serve_forever() 底层无限循环将作为web服务的主要驱动----socektserver.py def serve_forever(self, poll_interval=0.5): """Handle one request at a time until shutdown. Polls for shutdown every poll_interval seconds. Ignores self.timeout. If you need to do periodic tasks, do them in another thread. """ self.__is_shut_down.clear() try: # XXX: Consider using another file descriptor or connecting to the # socket to wake this up instead of polling. Polling reduces our # responsiveness to a shutdown request and wastes cpu at all other # times. with _ServerSelector() as selector: selector.register(self, selectors.EVENT_READ) while not self.__shutdown_request: ready = selector.select(poll_interval) if ready: self._handle_request_noblock() self.service_actions() finally: self.__shutdown_request = False self.__is_shut_down.set() server对于application的调用----wsgiref.handlers.py def run(self, application): """Invoke the application""" # Note to self: don't move the close()! Asynchronous servers shouldn't # call close() from finish_response(), so if you close() anywhere but # the double-error branch here, you'll break asynchronous servers by # prematurely closing. Async servers must return from 'run()' without # closing if there might still be output to iterate over. try: self.setup_environ() self.result = application(self.environ, self.start_response) self.finish_response() except: try: self.handle_error() except: # If we get an error handling an error, just give up already! self.close() raise # ...and let the actual server figure it out. 五、django中的application实现 django的application模块是通过WSGIHandler的一个实例来提供的，此实例可以被call，然后根据wsgi的接口规则传入environ和start_response。所以本质上，django就是使用的内置python提供的wsgiref.simple_server再对application进行丰富的封装。大部分的django编码工作都在application部分。 application的编码定义部分----django.core.handlers.wsgi.py class WSGIHandler(base.BaseHandler): request_class = WSGIRequest def __init__(self, *args, **kwargs): super().__init__(*args, **kwargs) self.load_middleware() def __call__(self, environ, start_response): set_script_prefix(get_script_name(environ)) signals.request_started.send(sender=self.__class__, environ=environ) request = self.request_class(environ) response = self.get_response(request) response._handler_class = self.__class__ status = '%d %s' % (response.status_code, response.reason_phrase) response_headers = list(response.items()) for c in response.cookies.values(): response_headers.append(('Set-Cookie', c.output(header=''))) start_response(status, response_headers) if getattr(response, 'file_to_stream', None) is not None and environ.get('wsgi.file_wrapper'): response = environ['wsgi.file_wrapper'](response.file_to_stream) return response 六、django的底层调用链 七、总结 web服务是基于socket的高层服务，所以web服务必须含有web服务器这一模块。web服务需要动态渲染数据，需要中间件来丰富功能，需要封装和解析来处理数据，所以web服务必须含有web应用程序这一模块。web框架是一种工具集，封装了各种功能的底层代码，提供给我们方便开发的接口。但不论是哪一种框架，它们的底层原理基本都是一致的。 应该深入学习、研究一个web框架，精通一门框架的实现原理和设计理念。
