用Python进行Web开发

最早的软件都是运行在大型机上的，软件使用者通过“哑终端”登陆到大型机上去运行软件。后来随着PC机的兴起，软件开始主要运行在桌面上，而数据库这样的软件运行在服务器端，这种Client/Server模式简称CS架构。

随着互联网的兴起，人们发现，CS架构不适合Web，最大的原因是Web应用程序的修改和升级非常迅速，而CS架构需要每个客户端逐个升级桌面App，因此，Browser/Server模式开始流行，简称BS架构。

在BS架构下，客户端只需要浏览器，应用程序的逻辑和数据都存储在服务器端。浏览器只需要请求服务器，获取Web页面，并把Web页面展示给用户即可。

当然，Web页面也具有极强的交互性。由于Web页面是用HTML编写的，而HTML具备超强的表现力，并且，服务器端升级后，客户端无需任何部署就可以使用到新的版本，因此，BS架构迅速流行起来。

Web应用开发可以说是目前软件开发中最重要的部分。Web开发也经历了好几个阶段：

Python的诞生历史比Web还要早，由于Python是一种解释型的脚本语言，开发效率高，所以非常适合用来做Web开发。Python有上百种Web开发框架，有很多成熟的模板技术，选择Python开发Web应用，不但开发效率高，而且运行速度快。

在Web应用中，服务器把网页传给浏览器，实际上就是把网页的HTML代码发送给浏览器，让浏览器显示出来。而浏览器和服务器之间的传输协议是HTTP，所以：

Web采用的HTTP协议采用了非常简单的请求-响应模式，从而大大简化了开发。当我们编写一个页面时，我们只需要在HTTP响应中把HTML发送出去，不需要考虑如何附带图片、视频等，浏览器如果需要请求图片和视频，它会发送另一个HTTP请求，因此，一个HTTP请求只处理一个资源。

HTTP协议同时具备极强的扩展性，虽然浏览器请求的是http://www.sina.com.cn/的首页，但是新浪在HTML中可以链入其他服务器的资源，比如，从而将请求压力分散到各个服务器上，并且，一个站点可以链接到其他站点，无数个站点互相链接起来，就形成了World Wide Web，简称"WWW"。

每个HTTP请求和响应都遵循相同的格式，一个HTTP包含Header和Body两部分，其中Body是可选的。

HTTP协议是一种文本协议，所以，它的格式也非常简单。HTTP GET请求的格式：

每个Header一行一个，换行符是\r\n。

HTTP POST请求的格式：

当遇到连续两个\r\n时，Header部分结束，后面的数据全部是Body。

HTTP响应的格式：

HTTP响应如果包含body，也是通过\r\n\r\n来分隔的。请再次注意，Body的数据类型由Content-Type头来确定，如果是网页，Body就是文本，如果是图片，Body就是图片的二进制数据。

当存在Content-Encoding时，Body数据是被压缩的，最常见的压缩方式是gzip，所以，看到Content-Encoding: gzip时，需要将Body数据先解压缩，才能得到真正的数据。压缩的目的在于减少Body的大小，加快网络传输。

最简单的HTML：

可以用文本编辑器编写HTML，然后保存为hello.html，双击或者把文件拖到浏览器中，就可以看到效果。

HTML文档就是一系列的Tag组成，最外层的Tag是。规范的HTML也包含...和...（注意不要和HTTP的Header、Body搞混了），由于HTML是富文档模型，所以，还有一系列的Tag用来表示链接、图片、表格、表单等等。

CSS是Cascading Style Sheets（层叠样式表）的简称，CSS用来控制HTML里的所有元素如何展现，比如，给标题元素加一个样式，变成48号字体，灰色，带阴影：

JavaScript虽然名称有个Java，但它和Java真的一点关系没有。JavaScript是为了让HTML具有交互性而作为脚本语言添加的，JavaScript既可以内嵌到HTML中，也可以从外部链接到HTML中。如果希望当用户点击标题时把标题变成红色，就必须通过JavaScript来实现：

Web应用的本质就是：

所以，最简单的Web应用就是先把HTML用文件保存好，用一个现成的HTTP服务器软件，接收用户请求，从文件中读取HTML，返回。Apache、Nginx、Lighttpd等这些常见的静态服务器就是干这件事情的。

如果要动态生成HTML，就需要把上述步骤自己来实现。若自己来写这些底层代码，时间成本太高。正确的做法是底层代码由专门的服务器软件实现，用Python专注于生成HTML文档。因为我们不希望接触到TCP连接、HTTP原始请求和响应格式，所以，需要一个统一的接口，让我们专心用Python编写Web业务。

这个接口就是WSGI：Web Server Gateway Interface。

WSGI接口定义非常简单，它只要求Web开发者实现一个函数，就可以响应HTTP请求。一个最简单的Web版本的“Hello, web!”：

上面的application()函数就是符合WSGI标准的一个HTTP处理函数，它接收两个参数：

在application()函数中，调用：

就发送了HTTP响应的Header，注意Header只能发送一次，也就是只能调用一次start_response()函数。start_response()函数接收两个参数，一个是HTTP响应码，一个是一组list表示的HTTP Header，每个Header用一个包含两个str的tuple表示。

通常情况下，都应该把Content-Type头发送给浏览器。其他很多常用的HTTP Header也应该发送。

然后，函数的返回值b'Hello, web!'将作为HTTP响应的Body发送给浏览器。

有了WSGI，我们关心的就是如何从environ这个dict对象拿到HTTP请求信息，然后构造HTML，通过start_response()发送Header，最后返回Body。

application()函数必须由WSGI服务器来调用，因为如果自己调用，两个参数environ和start_response没法提供，返回的bytes也没法发给浏览器。有很多符合WSGI规范的服务器，我们可以挑选一个来用。

Python内置了一个WSGI服务器，这个模块叫wsgiref，它是用纯Python编写的WSGI服务器的参考实现。所谓“参考实现”是指该实现完全符合WSGI标准，但是不考虑任何运行效率，仅供开发和测试使用。

先编写hello.py，实现Web应用程序的WSGI处理函数：

然后，再编写一个server.py，负责启动WSGI服务器，加载application()函数：

确保以上两个文件在同一个目录下，然后在命令行输入python server.py来启动WSGI服务器。 注意：如果8000端口已被其他程序占用，启动将失败，请修改成其他端口。 启动成功后，打开浏览器，输入http://localhost:8000/，就可以看到结果了。

在处理很多个不同的URL时，代码不好维护。WSGI提供的接口虽然比HTTP接口高级了不少，但和Web App的处理逻辑比，还是比较低级，我们需要在WSGI接口之上能进一步抽象，让我们专注于用一个函数处理一个URL，至于URL到函数的映射，就交给Web框架来做。

由于用Python开发一个Web框架十分容易，所以Python有上百个开源的Web框架。在此选择一个比较流行的Web框架——Flask来使用。若想进行详细学习，可参考：用Python进行Web开发——Flask框架入门学习

用Flask编写Web App比WSGI接口简单，先安装Flask。 然后写一个app.py，处理3个URL，分别是：

Flask通过Python的装饰器在内部自动地把URL和函数给关联起来，写出来的代码就像这样：

Sign In

运行python app.py，Flask自带的Server在端口5000上监听：

除了Flask，常见的Python Web框架还有：

Web App不仅仅是处理逻辑，展示给用户的页面也非常重要。由于在Python代码里拼字符串是不现实的，所以，模板技术出现了。

使用模板，需要预先准备一个HTML文档，这个HTML文档不是普通的HTML，而是嵌入了一些变量和指令，然后，根据传入的数据，替换后，得到最终的HTML，发送给用户： 这就是传说中的MVC：Model-View-Controller，中文名“模型-视图-控制器”。

把上次直接输出字符串作为HTML的例子用MVC模式改写一下：

Flask默认支持的模板是jinja2，所以先直接安装jinja2： 编写jinja2模板：

home.html 用来显示首页的模板：

form.html 用来显示登录表单的模板：