Python Web编程概念梳理
主要讲解三个关键字
- 服务器
- WSGI
- 框架
前言
学编程有两种方式，一种是自上而下，一种是自下而上。
自上而下呢就是直接拿一些成熟的框架学习，看完一个简单的教程就能依葫芦画瓢作出一些小项目，比较容易获取成就感。Python Web服务端编程就是这样的，有许许多多成熟的框架，Django,flask,tornado,web.py.......学习一下这些框架的教程就能配合一个前端作出一些小网站。然后随着使用次数的增加，会发现很多的疑惑，去寻找答案，就慢慢的学习了底层的知识，感觉对框架的理解上了一个档次。
自下而上呢就是直接从底层开始学习，拿Python Web开发来说，可以从计算机网络，socket编程等等开始，但这一过程一般来说比较痛苦。
我呢就是自上而下的学习过程。我接触框架之前，掌握的只有python语法，基本的算法和数据结构等一系列学校里的专业课程。(计网当时还没学) 加入一个实验室后，学长就让我们用tornado框架做一个小网站，然后我就按照教程一点一点写，当然是写的很茫然，不知道为什么要引入这个，为什么引入那个，也不知道为什么别人就能给我发请求了。而且框架的那些条条框框根本记不住，每次写都得重新找教程，把一个大概的模板写好，然后开始写业务函数。
写过几个以后，居然觉得怎么这么简单，只要写几个业务函数，功能多就多写几个业务函数（年轻啊）。但是学着学着又觉得不对劲，用了很久就跟刚开始用一样，谈不上提升，因为写来写去都是在写业务函数。（如果有过来人指导我学习方向，一定轻松很多）
服务器
我之前一直不理解为什么需要apache,nginx这些服务器，也不知道他们的作用，因为我觉得python自己就有一些服务器的库，且tornado本身也有个服务器，所以在我之前的概念了，服务器就很模糊甚至不重要。
Python Web包括客户端和服务端，都是通过对系统提供的套接字(socket)编程来实现请求与响应,socket是操作系统提供的接口，但是各种编程语言都对它进行了封装成库，但是没有改变功能，只是是他更易使用。WEB服务器主要就是实现http协议，而http的底层协议是Tcp协议。
一个简单的TCP客户端和服务器
import socket
PORT = 7890
def server():
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.bind('127.0.0.1', PORT)
sock.listen(5)
print('listening at port: ', PORT)
while true:
sc, sockname = sock.accept()
data = sc.recv(4096)
print('received data: ', data)
sc.sendall(b'hello world')
sc.close()
def client():
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.connect('127.0.0.1', PORT)
sock.sendall(b'hi, server')
reply = sock.recv(4096)
print('server said: ', reply)
sock.close()
server通过bind()监听请求，一旦有请求就生成一个套接字与客户端连接，然后双方通过套接字发送信息。（明白大概意思就行，我也不会socket底层编程）
TCP协议是socket已经提供的，web服务器需要做的就是实现http协议以及如何提高服务器的效率，比如单线程，多线程,多进程，异步等等。而Python中有socket库，所以是可以用Python自己实现一个服务器的（只谈可操作性，我不会别人会-_-）。
那用Python写的http服务器与apache这些web服务器有什么区别呢？
apache这些服务器主要是返回静态内容的，我们自己编写的http服务器主要是返回一些动态内容。这里强调一下是主要，因为对于两种服务器来说两种内容都是可以支持的，不过是各有所长。所以都用或者只用一个都是可以的，这取决于不同的Web部署方案。但是apache这种服务器由于只要接受http请求并响应，所以在这方面做了很多优化，使其速度非常快，且更通用。
三种方案
apache这类Web服务器只接受和响应静态请求，将动态请求转发给Python服务器。这样需要运行两个守护进程来监听请求
apache接受全部请求，自己处理静态请求，动态请求调用CGI脚本执行后拿到结果返回。这样只有一个服务器
不使用apache这类服务器，直接使用Python服务器。
当然服务器的功能还有很多，比如缓存，负载，反向代理，安全等等，所以需要考虑很多方面来决定如何选择所要的服务器。
WSGI
WSGI的全称是Web Server Gateway Interface，即Web服务器网关接口。具体的来说，WSGI是一个规范，定义了Web服务器如何与Python应用程序进行交互，使得使用Python写的Web应用程序可以和Web服务器（包含上面两种）对接起来。WSGI一开始是在PEP-0333中定义的，最新版本是在Python的PEP-3333定义的。（不懂吧，那就继续看）
为什么要有WSGI呢？
一般来说后端是不需要编写服务器的，因为有很多现成的解决方案，所以只需要写一些应用程序来供调用。
目前最广泛的部署方案是：
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。
由上一节内容可以知道，服务器有很多种，不同的服务器接口不同，那么采用这种方案，Web服务器与应用程序就需要知道如何交互，就出现了很多规范，最早的一个是CGI，然后有Java专用的Servlet规范以及Python专用的WSGI规范。定义规范就是为了定义统一的标准，提升程序的移植性。
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。server端接受用户请求后根据规范调用application端。这也是大多数框架里运行时都需要一个application的原因。
application对象定义形式
def app(environ, start_response):
pass
environ参数是一个Python字典，存放与客户端相关的信息，start_response是一个可调用对象，接受两个必选参数和一个可选参数。
application一个简单的示例
def app(environ, start_response):
host = environ.get('HTTP_HOST', '127.0.0.1')
path = environ.get('PATH_INFO', '/')
if ':' in host:
host, port = host.split(':', 1)
if '?' in path:
path, query = path.split('?', 1)
headers = [('Content-Type', 'text/plain; charset=utf-8')]
if environ['REQUEST_METHOD'] != 'GET':
start_response('501 Not Implemented', headers)
yield b'501 Not Implemented'
elif host != '127.0.0.1' or path != '/':
start_response('404 Not Found', headers)
yield b'404 Not Found'
else:
start_response('200 OK', headers)
框架
从上面那个app的示例代码可以看出，如果我们不使用Web框架，就需要自己根据environ的信息来作一系列的判断，而且这些判断是繁琐的，却意义不大的。
让框架帮我们做完这些苦力活，帮助我们过滤掉与服务不符的主机名，路径以及方法等没用的请求，我们就可以专心的处理业务函数。框架能帮我们将environ分析为一个对象，直接供我们调用，并帮我们返回除了响应体以外的一些http相关的信息。当然框架还可以实现很多其他东西，比如Django的admin等。
但是有一种框架比较特殊，那就是tornado这类支持协程或绿色线程的异步服务器，所以导致我在学tornado的时候没遇到过WSGI，但是看其他框架却经常出现这些词汇。
至于框架的选择，我给不出太多的意见。主流的就是Django和Flask，但遗憾的是在我什么都不懂的时候，实验室要求我们使用tornado框架。不是说tornado不好，但是tornado这种编程风格确实是新手不友好的，且文档，学习资料与Django比起来少了太多太多，之后我会换一个框架开始学习，Django和Flask中选择一个，因为这些社区环境昊，教程比较多，适合自学。
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