什么是Web框架

Web框架是用来简化Web开发的软件框架。事实上，框架根本就不是什么新的东西，它只是一些能够实现常用功能的Python文件。可以把框架看作是工具的集合，而不是特定的东西。框架的存在是为了避免重新发明轮子，并且在创建一个新的项目时帮助减轻开发成本。典型的框架提供了如下常用功能：
þ 管理路由。
þ 支持数据库。
þ 支持MVC。
þ 支持ORM。
þ 支持模板引擎。
þ 管理会话和Cookies。

5.1.2什么是MVC

MVC早在1978年就作为Smalltalk的一种设计模式被提出来了，应用到Web应用上，模型Model用于封装与业务逻辑相关的数据和数据处理方法，视图View是数据的HTML展现，控制器Controller负责响应请求，协调Model和View。Model，View和Controller的分开，是一种典型的关注点分离的思想，不仅使得代码复用性和组织性更好，使得Web应用的配置性和灵活性更好。常见的MVC模式如图5.1所示。
图5.1MVC模式示意图

5.1.3什么是ORM

对象-关系映射（Object/RelationMapping，简称ORM），是随着面向对象的软件开发方法发展而产生的。面向对象的开发方法是当今企业级应用开发环境中的主流开发方法，关系数据库是企业级应用环境中永久存放数据的主流数据存储系统。对象和关系数据是业务实体的两种表现形式，业务实体在内存中表现为对象，在数据库中表现为关系数据。内存中的对象之间存在关联和继承关系，而在数据库中，关系数据无法直接表达多对多关联和继承关系。因此，对象-关系映射（ORM）系统一般以中间件的形式存在，主要实现程序对象到关系数据库数据的映射。ORM与数据库的对应关系如图5.2所示。
图5.2 ORM与数据库的对应关系

5.1.4什么是模板引擎

模板引擎是为了使用户界面与业务数据（内容）分离而产生的，它可以生成特定格式的文档，用于网站的模板引擎一般生成一个标准的HTML文档。Python很多Web框架都内置了模板引擎，使用了模板引擎可以在HTML页面中使用变量，例如：
01
02
03
04
05
06

Hello,{{username}}!

5.2 常用的Python Web框架

前面我们学习了WSGI（服务器网关接口），它是Web服务器和Web应用程序或框架之间的一种简单而通用的接口。也就是说，只要遵循WSGI接口规则，就可以自主开发Web框架。所以，各种开源Web框架至少有上百个，关于Python框架优劣的讨论也仍在继续。作为初学者，应该选择一些主流的框架来学习使用。这是因为主流框架文档齐全，技术积累较多，社区繁盛，并且能得到更好的支持。下面，介绍几种Python的主流Web框架。

1．Django

这可能是最广为人知和使用最广泛的Python Web框架了。Django有世界上最大的社区，最多的包。它的文档非常完善，并且提供了一站式的解决方案，包括缓存、ORM、管理后台、验证、表单处理等，使得开发复杂的数据库驱动的网站变得简单。但是，Django系统耦合度较高，替换掉内置的功能比较麻烦，所以学习曲线也相当陡峭。

2．Flask

Flask是一个轻量级Web应用框架。它的名字暗示了它的含义，它基本上就是一个微型的胶水框架。它把Werkzeug和Jinja粘合在了一起，所以它很容易被扩展。Flask也有许多的扩展可以供你使用，Flask也有一群忠诚的粉丝和不断增加的用户群。它有一份很完善的文档，甚至还有一份唾手可得的常见范例。Flask很容易使用，你只需要几行代码就可以写出来一个“HelloWorld”。

3．Tornado

Tornado不单单是个框架，还是个Web服务器。它一开始是给FriendFeed开发的，后来在2009年的时候也给Facebook使用。它是为了解决实时服务而诞生的。为了做到这一点，Tornado使用了异步非阻塞IO，所以它的运行速度非常快。

4．FastAPI

FastAPI是一个现代的，快速（高性能）Python Web框架。基于标准的Python类型提示，使用Python5.6+构建API的Web框架。FastAPI使用了类型提示，能够减少开发人员容易引发的错误。此外，FastAPI可以自动生成API文档，编写API接口后，可以使用符合标准的UI如Swagger UI，ReDoc等来使用API。
以上4种框架各有优劣，使用时需要根据自身的应用场景选择适合自己的Web框架。在后面的章节中，会详细介绍每一个框架的使用。

HTTP协议

服务器代码：

import socket
sock = socket.socket()
sock.bind(("127.0.0.1",8800))
sock.listen(5)
while True:
    print("server waiting ....")
    conn, addr = sock.accept()
    data = conn.recv(1024)
    print("data", data)
    conn.send(b'HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\nhello world')
    conn.close()

浏览器中访问：127.0.0.1:8800, 会输出hello world。

data由请求首行和请求体组成，数据解析：

b'GET /favicon.ico HTTP/1.1\r\nHost: 127.0.0.1:8800\r\nConnection: keep-alive\r\nsec-ch-ua: "Chromium";v="104", " Not A;Brand";v="99", "Google Chrome";v="104"\r\nsec-ch-ua-mobile: ?0\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/104.0.0.0 Safari/537.36\r\nsec-ch-ua-platform: "macOS"\r\nAccept: image/avif,image/webp,image/apng,image/svg+xml,image/*,*/*;q=0.8\r\nSec-Fetch-Site: same-origin\r\nSec-Fetch-Mode: no-cors\r\nSec-Fetch-Dest: image\r\nReferer: http://127.0.0.1:8800/\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate, br\r\nAccept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,la;q=0.7,ja;q=0.6\r\nCookie: csrftoken=6v0DgFdfctKKk978I5vMEQi7sFTCokDHLTtj0NrNJbOeKhdtwGlOGUYPInayFZSg; sessionid=k57zdqw8pdov11akjekomwvydaxpsv6i\r\n\r\n'

请求方法 + URI + 协议版本如下：

GET /favicon.ico HTTP/1.1

请求首行：

Host: 127.0.0.1:8800\r\nConnection: keep-alive\r\nsec-ch-ua: "Chromium";v="104", " Not A;Brand";v="99", "Google Chrome";v="104"\r\nsec-ch-ua-mobile: ?0\r\nUser-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/104.0.0.0 Safari/537.36\r\nsec-ch-ua-platform: "macOS"\r\nAccept: image/avif,image/webp,image/apng,image/svg+xml,image/*,*/*;q=0.8\r\nSec-Fetch-Site: same-origin\r\nSec-Fetch-Mode: no-cors\r\nSec-Fetch-Dest: image\r\nReferer: http://127.0.0.1:8800/\r\nAccept-Encoding: gzip, deflate, br\r\nAccept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,la;q=0.7,ja;q=0.6\r\nCookie: csrftoken=6v0DgFdfctKKk978I5vMEQi7sFTCokDHLTtj0NrNJbOeKhdtwGlOGUYPInayFZSg; sessionid=k57zdqw8pdov11akjekomwvydaxpsv6i\r\n\r\n

请求体：
如果是get, 直接显示在参数里。
只有post请求，才有请求体。

注意：请求首行之间只有一个换行（\r\n），而请求首行和请求体之间，需要2个换行(\r\n\r\n)。