1 预备知识
http（超文本传输协议）与www（World Wide Web，万维网 ) 的工作流
网页（文字、图像、声音、视频….) HTML文档（CSS，Javascript…) .html
网站，网站是一组相关网页文件（包含网页的媒体素材文件）组成的集合，它的表现形式一个文件夹（目录）
Web服务器(程序)
WWW采用的是B（Browser，浏览器（客户端））/S（Server，Web服务器）工作模式。
URL 统一资源定位器
常见的Web服务器软件：Windows操作系统：IIS（微软） Apahce Nginx …..
Linux操作系统：Apahce Nginx …..
2.使用Python自带的Web服务器程序
Python自带的Web服务器程序通常用于Web应用开发中的测试用途，不用作生产环境下部署。
2.1 准备网站根目录和网页
创建网站根目录e:\wwwroot.
在网站根目录中创建网页index.html,代码如下：
<html><head><title>测试用的网站首页</title></head><body><h1>测试网站的首页！！</h1></body></html>
2.2 启动Python自带的Web服务器程序
python -m http.server 8001
此时，服务会监听 0.0.0.0:8001。
帮助： server.py [-h] [—cgi] [—bind ADDRESS] [—directory DIRECTORY] [port]
如果不指定directory，则默认当前目录。
2.3 在客户端使用浏览器访问Web站点
在客户端浏览器的地址栏中输入http://网址：端口/index.html
3 Python的CGI编程
3.1 CGI基础
3.1.1 CGI（通用网关接口）简介
Web 最初目的是在全球范围内对文档进行在线存储和归档（大多用于教学和科研）。这些文件通常用静态文本表示，一般是 HTML。随着因特网和 Web 服务的发展，除了浏览之外，还需要处理用户的输入。
现在服务器的处理过程一般是：第一步Web服务器从客户端接受到请求（GET或POST），并调用相应的程序；然后等待HTML页面，与此同时客户端也在等待；当应用程序处理完成，会将动态生成的HTML页面返回服务器端；然后服务器再将这个结果返回给用户。
创建 HTML 的 CGI 应用程序通常是用高级编程语言来实现的，可以接受、处理用户数据，向服务器端返回 HTML 页面。在接触 CGI 之前，需要告诫的是，一般生产环境的 Web应用都不再使用 CGI 了。 如今 Web 服务器典型的部件有 Apache 和集成的数据库访问部件（MySQL 或者 PostgreSQL）、Java（Tomcat）、PHP和各种动态语言（如 Python 或 Ruby）模块，以及 SSL/security。
Web 服务器将根据 CGI 程序的类型决定数据向 CGI 程序的传送方式，一般是通过标准输入/输出流和环境变量来与 CGI 程序间传递数据。如下图所示：
CGI 程序通过标准输入（STDIN）和标准输出（STDOUT）来进行输入输出。此外 CGI 程序还通过环境变量来得到输入，操作系统提供了许多环境变量，它们定义了程序的执行环境，应用程序可以存取它们。Web 服务器和 CGI 接口又另外设置了一些环境变量，用来向 CGI 程序传递一些重要的参数。
3.1.2 CGI 应用程序
- CGI 应用程序和典型的应用程序有些不同，主要的区别在于输入、输出以及用户和程序交互方面。
- CGI应用程序的输入是从Web 客户端获得的用户提供的表单数据，而不是从服务器或者硬盘上获得；
- CGI应用程序的输出将会发送回连接的 Web 客户端，而不是发送到屏幕、GUI窗口或者硬盘上。这些返回的数据必须是具有一系列有效头文件的 HTML 标签数据；
- CGI应用程序中，用户与脚本之间没有任何交互。所有的交互都将发生在 Web 客户端（基于用户的行为）、Web 服务器端和 CGI 应用程序间。
3.1.3 CGI 模块
cgi 模块中有个主要类：FieldStorage 类，其完成了所有的工作。Python CGI脚本启动的时候实例化这个类，实例化完成后，其中会包含一个类似字典的对象，它具有一系列键值对，键是通过表单传入的表单条目的名字，值则包含相应的数据。
这些值可以是以下三种对象之一：
1.FieldStorage对象；
2.另一个名为MiniFieldStorage 类的类似实例，用在没有文件上传或 mulitple-part 格式数据的情况下；
3.它们还可以是这些对象的列表。当表单中的某个字段有多个输入值时就会产生这种对象。3.1.3 cgitb 模块
Web 服务器在收到无法理解的响应时，会抛弃这个响应，返回“500 错误”。500 是一个HTTP 响应编码，它表示发生了一个内部服务器错误。一般是服务器所执行的应用程序发生了错误。此时在浏览器中给出的提示消息没什么用，要么是空白，要么显示“内部服务器错误”或类似消息。
当 Python 程序在命令行或集成开发环境（IDE）中运行时，发生的错误会生成回溯消息，指出错误发生的位置，在浏览器中不会显示回溯消息。若想在浏览器中看到的是 Web 应用程序的回溯信息，而不是“内部服务器错误”，可以使用 cgitb 模块。其使用方法只需要将下面代码插入CGI程序中并调用：
import cgitb cgitb.enable()3.2 构建CGI应用程序
3.2.1 启动python自带Web服务器
为了用 Python 进行 CGI 开发，首先需要安装一个 Web 服务器，将其配置成可以处理Python CGI 请求，然后让 Web 服务器访问 CGI 脚本。
生产环境中的服务器。如果需要一个真正的 Web 服务器，可以下载并安装 Apache、ligHTTPD 或 thttpd。Apache中有许多插件或模块可以处理 Python CGI；
开发人员服务器。出于学习目的或者想建立小型 Web 站点，使用 Python 自身带的 Web 服务器就已经足够，在Python3中构建步骤如下： :::danger 1.在建好的文件夹下打开cmd窗口，进入网站根目录，python命令窗口下输入：
python -m http.server —cgi
2.在该文件夹下建立新文件夹，命名为cgi-bin;
3.将python脚本放入该文件夹下，就可以在浏览器中输入：http://localhost:8000/cgi-bin/xxx.py来查看。 :::3.2.2. 创建静态网页和CGI应用程序
创建静态网页
创建CGI程序 ```python import cgi<HTML><HEAD><TITLE> Friends CGI Demo (static screen) </TITLE></HEAD><BODY><H3>Friends list for: <I>NEW USER</I></H3><FORM ACTION="/cgi-bin/friends1.py"><B>Enter your Name:</B><INPUT TYPE=text NAME=person VALUE="NEW USER" SIZE=15><P><B>How many friends do you have?</B><INPUT TYPE=radio NAME=howmany VALUE="0" CHECKED> 0<INPUT TYPE=radio NAME=howmany VALUE="10"> 10<INPUT TYPE=radio NAME=howmany VALUE="25"> 25<INPUT TYPE=radio NAME=howmany VALUE="50"> 50<INPUT TYPE=radio NAME=howmany VALUE="100"> 100<P><INPUT TYPE=submit></FORM></BODY></HTML>
reshtml = ‘’’Content-Type: text/html
Friends list for: %s
Your name is: %sYou have %s friends. ‘’’
form = cgi.FieldStorage() who = form[‘person’].value howmany = form[‘howmany’].value print(reshtml % (who, who, howmany))
<a name="EdIlv"></a># 4 WSGI（Web服务器网关接口）<a name="h7qpI"></a>## 4.1 WSGI的相关概念<a name="m2Y33"></a>### 4.1.1 什么是WSGIWSGI，全称Python Web Server Gateway Interface，是在PEP333中(PEP3333进行了补充)定义的一种协议，目的是将http底层和[框架](https://so.csdn.net/so/search?q=%E6%A1%86%E6%9E%B6&spm=1001.2101.3001.7020)层解耦。<br />WSGI协议分为两部分，分别为WSGI Server和WSGI Application，WSGI Server负责接受客户端请求、解析请求、并按照协议规范将请求转发给WSGI Application，同时负责接受WSGI Application的响应并发送给客户端；WSGI Application负责接受由WSGI Server发送过来的请求，实现业务处理逻辑，并将标准的响应发回给WSGI Server：<br /><a name="cFfCN"></a>### 4.1.2 为什么需要WSGI规范在Web部署的方案上，有一个方案是目前应用最广泛的：- 首先，部署一个Web服务器专门用来处理HTTP协议层面相关的事情，比如如何在一个物理机上提供多个不同的Web服务（单IP多域名，单IP多端口等）这种事情。- 然后，部署一个用各种语言编写（Java, PHP, Python, Ruby等）的应用程序，这个应用程序会从Web服务器上接收客户端的请求，处理完成后，再返回响应给Web服务器，最后由Web服务器返回给客户端。那么，要采用这种方案，Web服务器和应用程序之间就要知道如何进行交互。为了定义Web服务器和应用程序之间的交互过程，就形成了很多不同的规范。这种规范里最早的一个是CGI。后来又出现了很多这样的规范。比如改进CGI性能的FastCGI，Java专用的Servlet规范，还有Python专用的WSGI规范等。提出这些规范的目的就是为了定义统一的标准，提升程序的可移植性。在WSGI规范的最开始的PEP-333中一开始就描述了为什么需要WSGI规范。<a name="jUQNH"></a>### 4.1.3 WSGI 是怎么工作的在WSGI中定义了两个角色，Web服务器端称为server或者gateway，应用程序端称为application或者framework（因为WSGI的应用程序端的规范一般都是由具体的框架来实现的）。我们下面统一使用server和application这两个术语。<br />server端会先收到用户的请求，然后会根据规范的要求调用application端，如下图所示：<br /><br />调用的结果会被封装成HTTP响应后再发送给客户端。<br />要使用WSGI，需要分别实现server角色和application角色。<br />Application端的实现一般是由Python的各种框架来实现的，比如Django, web.py等，一般开发者不需要关心WSGI的实现，框架会会提供接口让开发者获取HTTP请求的内容以及发送HTTP响应；:::infoWSGI web服务器和应用程序<br />WSGI web服务器- 本质上是一个TCP服务器，监听在特定的端口上。- 支持HTTP协议，能够解析HTTP请求报文，能够按HTTP协议将响应数据封装为报文并返回给浏览器。- 实现了WSGI协议，该协议约定了和应用程序之间的接口，即url到app之间的映射。WSGI应用程序- 遵从WSGI协议。- 本身是一个可调用对象。- 调用start_response，返回响应头部。- 返回包含正文的可迭代对象。:::Server端的实现会比较复杂一点，这个主要是因为软件架构的原因。一般常用的Web服务器，如Apache和nginx，都不会内置WSGI的支持，而是通过扩展来完成。比如Apache服务器，会通过扩展模块mod_wsgi来支持WSGI。Apache和mod_wsgi之间通过程序内部接口传递信息，mod_wsgi会实现WSGI的server端、进程管理以及对application的调用。Nginx上一般是用proxy的方式，用nginx的协议将请求封装好，发送给应用服务器，比如uWSGI，应用服务器会实现WSGI的服务端、进程管理以及对application的调用。<br /><a name="TQgKx"></a>## 4.2 体验WSGI的简单实现实现一个遵循WSGI的简单应用```pythondef application(environ,start_response):start_response(status,response_headers)return [response_body]
如上所示，满足的条件有：
- 该应用必须是一个可调用对象，无论是函数、方法还是一个实现了call 方法的对象；
- 应用必须接收两个参数，一般用environ和start_response，这两个参数都是由服务器传递进来；前一个是字典，包含了HTTP请求的一些字段（CGI字段）；后一个是回调函数，由此应用调用，给Web服务器返回HTTP状态码和其他头部，状态码应为string，而头部应为由二元tuple组成的 list；
- 最后该应用需要返回一个HTTP body，是一个bytes组成的可迭代对象（如list)。
按照这样的接口规范，现在来写一个返回 “Hello World” 的Web应用：
from wsgiref.simple_server import make_serverdef application(environ,start_response):if environ["REQUEST_METHOD"] == "GET": # 判断请求方法是否是GETstart_response('200 OK',[('Content-Type', 'text/html')]) # 回调return [b'<h1>Hello World!This is a example of WSGI!</h1>'] # 返回一个可迭代对象httpd=make_server('127.0.0.1',port=9005,app=application)if __name__ == "__main__":httpd.serve_forever()
在浏览器中使用http://127.0.0.1:9005 打得开Web页面。
5 Web应用开发框架Django简介
5.1 Web应用框架简介
5.1.1 Web应用框架的简介
- web应用框架(web application framework)，是用于进行web开发的一套软件架构。框架，特指为解决一个开放性问题而设计的具有一定约束性质的支撑结构。
- 大多数的web框架提供了一套开发和部署网站的方式。为web的行为提供了一套支持支持的方法。
使用web框架，很多的业务逻辑外的功能不需要自己再去完善，而是使用框架已有的功能就可以。
5.1.2 web应用框架的功能
对于所有的web应用，本质上就是一个socket服务端，web浏览器是客户端。web框架使得在进行web应用开发的时候，减少了工作量。
- web框架主要用于动态网络开发，动态网络主要是指现在的主要的页面，可以实现数据的交互和业务功能的完善。
使用web框架进行web开发的时候，在进行数据缓存、数据库访问、数据安全校验等方面，不需要自己再重新实现，而是将业务逻辑相关的代码写入框架就可以。也就是说，通过对web框架进行主观上的“缝缝补补”，就可以实现自己进行web开发的需求了。
5.1.3 Python的主流Web框架
目前Python主流的框架有Django和Flask等。
Django是一个比较重量级的框架，几乎所有的功能都帮助开发者写好了，有时候如果想做一个简单的网站，并不需要太多功能，这时候使用Django的话，就比较不合适，因为在部署网站的时候会导致很多不必要的功能也部署了进来。
Flask是一个轻量级的框架，一些核心的功能实现了，但是实现的功能并没有Django那么多，这样可以进行自己的发挥，在Flask的基础上，如果想实现更多的功能，可以很方便地加入。
5.2 Django的简介
5.2.1 关于Django
Python下有许多款不同的 Web 框架。Django是重量级选手中最有代表性的一位。许多成功的网站和APP都基于Django。
Django 是一个开放源代码的 Web 应用框架，由 Python 写成。
- Django 遵守 BSD 版权，初次发布于 2005 年 7 月, 并于 2008 年 9 月发布了第一个正式版本 1.0 。
- Django 采用了 MVT 的软件设计模式，即模型（Model），视图（View）和模板（Template）。
5.2.2 MVC 与 MTV模型
MVC 模型
MVC 模式（Model–view–controller）是软件工程中的一种软件架构模式，把软件系统分为三个基本部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。
MVC 以一种插件式的、松耦合的方式连接在一起。
- 模型（M）- 编写程序应有的功能，负责业务对象与数据库的映射(ORM)。
- 视图（V）- 图形界面，负责与用户的交互(页面)。
- 控制器（C）- 负责转发请求，对请求进行处理。
简易图：
用户操作流程图：
MTV 模型
Django 的 MTV 模式本质上和 MVC 是一样的，也是为了各组件间保持松耦合关系，只是定义上有些许不同，Django 的 MTV 分别是指：
- M 表示模型（Model）：编写程序应有的功能，负责业务对象与数据库的映射(ORM)。
- T 表示模板 (Template)：负责如何把页面(html)展示给用户。
- V 表示视图（View）：负责业务逻辑，并在适当时候调用 Model和 Template。
除了以上三层之外，还需要一个 URL 分发器，它的作用是将一个个 URL 的页面请求分发给不同的 View 处理，View 再调用相应的 Model 和 Template，MTV 的响应模式如下所示：
简易图：
用户操作流程图：
解析：
用户通过浏览器向我们的服务器发起一个请求(request)，这个请求会去访问视图函数：
- a.如果不涉及到数据调用，那么这个时候视图函数直接返回一个模板也就是一个网页给用户。
- b.如果涉及到数据调用，那么视图函数调用模型，模型去数据库查找数据，然后逐级返回。
视图函数把返回的数据填充到模板中空格中，最后返回网页给用户。
5.3 Django的安装
安装django之前需要先正确安装了Python。
可以使用多种方法安装Django.
pip 命令安装方法
如果还未安装 pip 工具，可查看：Python pip 安装与使用。pip3 install Django -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple 指定清华镜像源，下载速度更快。
指定 Django 的下载版本（3.0.6 可以改成你要的版本）：
sudo pip3 install Django==3.0.6 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
如果 pip < 1.4，安装方法如下：
pip install https://www.djangoproject.com/download/1.11a1/tarball/
5.4 体验简单的Django项目
5.4.1 创建与一个新的Django项目
安装 Django 之后，您现在应该已经有了可用的管理工具 django-admin，Windows 如果没有配置环境变量可以用 django-admin。
使用 django-admin 来创建 HelloWorld 项目：
django-admin startproject HelloWorld
创建完成后我们可以查看下项目的目录结构
目录说明：
- HelloWorld: 项目的容器。
- manage.py: 一个实用的命令行工具，可让你以各种方式与该 Django 项目进行交互。
- HelloWorld/init.py: 一个空文件，告诉 Python 该目录是一个 Python 包。
- HelloWorld/asgi.py: 一个 ASGI 兼容的 Web 服务器的入口，以便运行你的项目。
- HelloWorld/settings.py: 该 Django 项目的设置/配置。
- HelloWorld/urls.py: 该 Django 项目的 URL 声明; 一份由 Django 驱动的网站”目录”。
- HelloWorld/wsgi.py: 一个 WSGI 兼容的 Web 服务器的入口，以便运行你的项目。
接下来我们进入 HelloWorld 目录输入以下命令，启动服务器：python manage.py runserver 0.0.0.0:8000
0.0.0.0 让其它电脑可连接到开发服务器，8000 为端口号。如果不说明，那么端口号默认为 8000。
在浏览器输入你服务器的 ip（这里我们输入本机 IP 地址： 127.0.0.1:8000） 及端口号，如果正常启动，输出结果如下：
5.4.2 视图和 URL 配置
在先前创建的 HelloWorld 目录下的 HelloWorld 目录新建一个 views.py 文件，并输入代码：
from django.http import HttpResponsedef hello(request):return HttpResponse("Hello world ! ")
接着，绑定 URL 与视图函数。打开 urls.py 文件，删除原来代码，将以下代码复制粘贴到 urls.py 文件中：
from django.urls import re_path as urlfrom . import viewsurlpatterns = [url(r'^$', views.hello),]
整个目录结构如下：
在浏览器输入你服务器的 ip（这里我们输入本机 IP 地址： 127.0.0.1:8000） 及端口号
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