Python Web 框架,第 1 部分: 使用 Django 和 Python 开发 Web 站点
marlboro027
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marlboro027 发表于 2007-06-06 15:55
Python Web 框架,第 1 部分: 使用 Django 和 Python 开发 Web 站点2006 年 7 月 03 日 本系列文章一共有两篇,本文是其中的第一篇。在这一篇文章中,我们将展示 Django 的用法,Django 是 Python 编程语言驱动的一个开源模型-视图-控制器(MVC)风格的 Web 应用程序框架。使用 Django,我们在几分钟之内就可以创建高品质、易维护、数据库驱动的应用程序。 Django 项目是一个定制框架,它源自一个在线新闻 Web 站点,于 2005 年以开源的形式被释放出来。Django 框架的核心组件有:
本文是有关 Python Web 框架的由两篇文章组成的系列文章的第一篇。第二篇文章将向您介绍 TurboGears 框架。 要使用并理解本文中提供的代码,则需要安装 Python,并了解在初学者的水平上如何使用 Python。要查看是否安装了 Python 以及 Python 的版本号,可以输入 python -V。Django 至少需要 2.3.5 版本的 Python,可以从 Python Web 站点上下载它(关于链接请参阅本文后面 参考资料 部分)。我们至少还应该顺便熟悉一下 MVC 架构。 安装 Django 本文使用了 Django 的开发版本,以便能够利用 Django 框架的最新改进。建议您在 0.95 版正式发布之前使用这个版本。关于最新发行版本,请参阅 Django 的 Web 站点(再次请您参阅 参考资料 来获得链接)。 按照以下步骤下载并安装 Django: 清单 1. 下载并安装 Django ~/downloads# svn co http://code.djangoproject.com/svn/django/trunk/ django_src ~/downloads# cd django_src ~/downloads# python setup.py install 回页首 Django 管理工具 在安装 Django 之后,您现在应该已经有了可用的管理工具 django-admin.py。清单 2 给出了这个管理工具中可以使用的一些命令: 清单 2. 使用 Django 管理工具 ~/dev$ django-admin.py usage: django-admin.py action [options] actions: adminindex [modelmodule ...] Prints the admin-index template snippet for the given model module name(s). ... snip ... startapp [appname] Creates a Django app directory structure for the given app name in the current directory. startproject [projectname] Creates a Django project directory structure for the given project name in the current directory. validate Validates all installed models. options: -h, --help show this help message and exit --settings=SETTINGS Python path to settings module, e.g. "myproject.settings.main". If this isn't provided, the DJANGO_SETTINGS_MODULE environment variable will be used. --pythonpath=PYTHONPATH Lets you manually add a directory the Python path, e.g. "/home/djangoprojects/myproject". 回页首 Django 项目和应用程序 要启动 Django 项,请使用 django-admin startproject 命令,如下所示: 清单 3. 启动项目 ~/dev$ django-admin.py startproject djproject 上面这个命令会创建一个 djproject 目录,其中包含了运行 Django 项目所需要的基本配置文件: 清单 4. djproject 目录的内容 __init__.py manage.py settings.py urls.py 对于这个项目来说,我们要构建一个职位公告板应用程序 “jobs”。要创建应用程序,可以使用 manage.py 脚本,这是一个特定于项目的 django-admin.py 脚本,其中 settings.py 文件可以自动提供: 清单 5. 使用 manage.py startapp ~/dev$ cd djproject ~/dev/djproject$ python manage.py startapp jobs 这将创建一个应用程序骨架,其中模型有一个 Python 模块,视图有另外一个 Python 模块。jobs 目录中包含以下文件: 清单 6. jobs 应用程序目录中的内容 __init__.py models.py views.py 提供应用程序在项目中的位置纯粹是为新 Django 开发人员建立的一种惯例,并不是必需的。一旦开始在几个项目中混合使用应用程序,就可以将应用程序放到自己的命名空间中,并使用设置和主 URL 文件将它们绑定在一起。现在,请按照下面给出的步骤执行操作。 为了使 Django 认识到新应用程序的存在,还需要向 settings.py 文件中的 INSTALLED_APPS 添加一个条目。对于这个职位公告板应用程序来说,我们必须添加字符串 djproject.jobs: 清单 7. 向 settings.py 中添加一个条目 INSTALLED_APPS = ( 'django.contrib.auth', 'django.contrib.contenttypes', 'django.contrib.sessions', 'django.contrib.sites', 'djproject.jobs', ) 回页首 创建一个模型 Django 提供了自己的对象关系型数据映射组件(object-relational mapper,ORM)库,它可以通过 Python 对象接口支持动态数据库访问。这个 Python 接口非常有用,功能十分强大,但如果需要,也可以灵活地不使用这个接口,而是直接使用 SQL。 ORM 目前提供了对 PostgreSQL、MySQL、SQLite 和 Microsoft® SQL 数据库的支持。 这 个例子使用 SQLite 作为后台数据库。SQLite 是一个轻量级数据库,它不需要进行任何配置,自身能够以一个简单文件的形式存在于磁盘上。要使用 SQLite,可以简单地使用 setuptools 来安装 pysqlite(有关 setuptools 的更多资料,尤其是有关 easy_install 工具(需要单独安装)的资料,请参阅 参考资料 ): easy_install pysqlite 在使用这个模型之前,需要在设置文件中对数据库进行配置。SQLite 只需要指定数据库引擎和数据库名即可。 清单 8. 在 settings.py 中配置数据库 DATABASE_ENGINE = 'sqlite3' DATABASE_NAME = '/path/to/dev/djproject/database.db' DATABASE_USER = '' DATABASE_PASSWORD = '' DATABASE_HOST = '' DATABASE_PORT = '' 这个职位公告板应用程序有两种类型的对象:Location 和 Job。Location 包含 city、state(可选)和 country 字段。Job 包含 location、title、description 和 publish date 字段。 清单 9. jobs/models.py 模块 from django.db import models class Location(models.Model): city = models.CharField(maxlength=50) state = models.CharField(maxlength=50, null=True, blank=True) country = models.CharField(maxlength=50) def __str__(self): if self.state: return "%s, %s, %s" % (self.city, self.state, self.country) else: return "%s, %s" % (self.city, self.country) class Job(models.Model): pub_date = models.DateField() job_title = models.CharField(maxlength=50) job_description = models.TextField() location = models.ForeignKey(Location) def __str__(self): return "%s (%s)" % (self.job_title, self.location) __str__ 方法是 Python 中的一个特殊类,它返回对象的字符串表示。Django 在 Admin 工具中显示对象时广泛地使用了这个方法。 要设置这个模型的模式,请返回 manage.py 的 sql 命令。此时模式尚未确定。 清单 10. 使用 manage.py sql 命令查看数据库模式 ~/dev/djproject$ python manage.py sql jobs BEGIN; CREATE TABLE "jobs_job" ( "id" integer NOT NULL PRIMARY KEY, "pub_date" date NOT NULL, "job_title" varchar(50) NOT NULL, "job_description" text NOT NULL, "location_id" integer NOT NULL ); CREATE TABLE "jobs_location" ( "id" integer NOT NULL PRIMARY KEY, "city" varchar(50) NOT NULL, "state" varchar(50) NULL, "country" varchar(50) NOT NULL ); COMMIT; 为了初始化并安装这个模型,请运行数据库命令 syncdb: ~/dev/djproject$ python manage.py syncdb 注意,syncdb 命令要求我们创建一个超级用户帐号。这是因为 django.contrib.auth 应用程序(提供基本的用户身份验证功能)默认情况下是在 INSTALLED_APPS 设置中提供的。超级用户名和密码用来登录将在下一节介绍的管理工具。记住,这是 Django 的超级用户,而不是系统的超级用户。 回页首 查询集 Django 模型通过默认的 Manager 类 objects 来访问数据库。例如,要打印所有 Job 的列表,则应该使用 objects 管理器的 all 方法: 清单 11. 打印所有的职位 >>> from jobs.models import Job >>> for job in Job.objects.all(): ... print job Manager 类还有两个过滤方法:一个是 filter,另外一个是 exclude。过滤方法可以接受满足某个条件的所有方法,但是排除不满足这个条件的其他方法。下面的查询应该可以给出相同的结果(“gte” 表示 “大于或等于”,而 “lt” 表示 “小于”)。 清单 12. 排除和过滤职位 >>> from jobs.models import Job >>> from datetime import datetime >>> q1 = Job.objects.filter(pub_date__gte=datetime(2006, 1, 1)) >>> q2 = Job.objects.exclude(pub_date__lt=datetime(2006, 1, 1)) filter 和 exclude 方法返回一些 QuerySet 对象,这些对象可以链接在一起,甚至可以执行连接操作。下面的 q4 查询会查找从 2006 年 1 月 1 日开始在俄亥俄州的 Cleveland 张贴的职位: 清单 13. 对职位进行更多的排除和过滤 >>> from jobs.models import Job >>> from datetime import datetime >>> q3 = Job.objects.filter(pub_date__gte=datetime(2006, 1, 1)) >>> q4 = q3.filter(location__city__exact="Cleveland", ... location__state__exact="Ohio") QuerySets 是惰性的,这一点非常不错。这意味着只在对数据库进行求值之后才会对它们执行查询,这会比立即执行查询的速度更快。 这种惰性利用了 Python 的分片(slicing)功能。下面的代码并没有先请求所有的记录,然后对所需要的记录进行分片,而是在实际的查询中使用了 5 作为 OFFSET、10 作为 LIMIT,这可以极大地提高性能。 清单 14. Python 分片 >>> from jobs.models import Job >>> for job in Job.objects.all()[5:15] ... print job 注意:使用 count 方法可以确定一个 QuerySet 中有多少记录。Python 的 len 方法会进行全面的计算,然后统计那些以记录形式返回的行数,而 count 方法执行的则是真正的 SQL COUNT 操作,其速度更快。我们这样做,数据库管理员会感激我们的。 清单 15. 统计记录数 >>> from jobs.models import Job >>> print "Count = ", Job.objects.count() # GOOD! >>> print "Count = ", len(Job.objects.all()) # BAD! 有关的更多信息,请参阅 参考资料 部分给出的 Django “Database API reference” 的链接。 回页首 管理员工具 Django 的最大卖点之一是其一流的管理界面。这个工具是按照最终用户的思路设计的。它为我们的项目提供了很多数据输入工具。 管理工具是 Django 提供的一个应用程序。与 jobs 应用程序一样,在使用之前也必须进行安装。第一个步骤是将应用程序的模块(django.contrib.admin)添加到 INSTALLED_APPS 设置中: 清单 16. 修改 settings.py INSTALLED_APPS = ( 'django.contrib.auth', 'django.contrib.contenttypes', 'django.contrib.sessions', 'django.contrib.sites', 'djproject.jobs', 'django.contrib.admin', ) 要让该管理工具可以通过 /admin URL 使用,只需要简单地取消项目的 urls.py 文件中提供的对应行的内容即可。下一节将详细介绍 URL 的配置。 清单 17. 使管理工具可以通过 urls.py 使用 from django.conf.urls.defaults import * urlpatterns = patterns('', (r'^admin/', include('django.contrib.admin.urls.admin')), ) 这个管理应用程序有自己的数据库模型,但也需要进行安装。我们可以再次使用 syncdb 命令来完成这个过程: python manage.py syncdb 要查看这个管理工具,可以使用 Django 提供的测试服务器。 清单 18. 使用测试服务器来查看管理工具 ~/dev/djproject$ python manage.py runserver Validating models... 0 errors found. Django version 0.95 (post-magic-removal), using settings 'djproject.settings' Development server is running at http://127.0.0.1:8000/ Quit the server with CONTROL-C (Unix) or CTRL-BREAK (Windows). 现在可以使用 http://localhost:8000/admin 启动管理工具,并使用前面创建的超级用户帐号进行登录。我们注意到现在还没有可用的模块。 要让一个类可以通过管理工具进行访问,我们需要为其创建一个 Admin 子类。然后可以通过为这个子类添加类属性来定制如何对每个类进行管理。清单 19 展示了如何将 Location 类添加到这个管理工具中。 清单 19. 使用管理工具添加 Location 类 class Location(meta.Model): ... class Admin: list_display = ("city", "state", "country") 现在就可以通过管理界面来创建、更新和删除 Location 记录了。 图 1. 使用管理工具编辑位置 可以按照 list_display 类的属性指定的城市、州和国家来列出记录并对它们进行排序。 图 2. 使用管理工具显示位置 管理工具有无数用来管理每种模块类的选项。清单 20 给出了几个适用于 Job 类的例子: 清单 20. 管理模块类的选项 class Job(meta.Model): ... class Admin: list_display = ("job_title", "location", "pub_date") ordering = ["-pub_date"] search_fields = ("job_title", "job_description") list_filter = ("location",) 根据以上设置,职位的标题、位置和发布日期都会在显示职位记录时用到。职位可以按照发布时间进行排序,最开始是最近发布的职位(减号表示降序)。用户可以按照标题和说明来查找职位,管理员可以根据位置对记录进行过滤。 图 3. 使用管理工具显示职位 回页首 设计 URL 方案 Django URL 分发系统使用了正则表达式配置模块,它可以将 URL 字符串模式映射为 Python 方法 views。这个系统允许 URL 与底层代码完全脱节,从而实现最大的控制和灵活性。 urls.py 模块被创建和定义成 URL 配置的默认起点(通过 settings.py 模块中的 ROOT_URLCONF 值)。URL 配置文件的惟一要求是必须包含一个定义模式 urlpatterns 的对象。 这个职位公告板应用程序会在启动时打开一个索引和一个详细视图,它们可以通过以下的 URL 映射进行访问:
这两个视图(索引视图和详细视图)都是在这个 jobs 应用程序的 views.py 模块中实现的。在项目的 urls.py 文件中实现这种配置看起来如下所示: 清单 21. 在 djproject/urls.py 中实现视图的配置 from django.conf.urls.defaults import * urlpatterns = patterns('', (r'^admin/', include('django.contrib.admin.urls.admin')), (r'^jobs/$', 'djproject.jobs.views.index'), (r'^jobs/(?P\d+)/$', 'djproject.jobs.views.detail'), ) 注意 部分,这在后面非常重要。 最佳实践是提取出应用程序特有的 URL 模式,并将它们放入应用程序自身中。这样可以取消应用程序与项目的耦合限制,从而更好地实现重用。jobs 使用的应用程序级的 URL 配置文件如下所示: 清单 22. 应用程序级的 URL 配置文件 urls.py from django.conf.urls.defaults import * urlpatterns = patterns('', (r'^$', 'djproject.jobs.views.index'), (r'^(?P\d+)/$', 'djproject.jobs.views.detail'), ) 由于 view 方法现在都是来自同一个模块,因此第一个参数可以使用这个模块的根名称来指定 djproject.jobs.views,Django 会使用它来查找 index 方法和 detail 方法: 清单 23. jobs/urls.py:查找 index 和 detail 方法 from django.conf.urls.defaults import * urlpatterns = patterns('djproject.jobs.views', (r'^$', 'index'), (r'^(?P\d+)/$', 'detail'), ) 尝试上面的 jobs URL 会返回到这个项目中,因为它们是使用 include 函数将其作为一个整体来实现的。应用程序级的 URL 被绑定到下面的 /jobs 部分: 清单 24. djproject/urls.py:将 URL 送回该项目 from django.conf.urls.defaults import * urlpatterns = patterns('', (r'^admin/', include('django.contrib.admin.urls.admin')), (r'^jobs/', include('djproject.jobs.urls')), ) 如果现在尝试使用测试服务器来访问索引页(http://localhost:8000/jobs),会得到一个错误,因为正在调用的视图(djproject.jobs.views.index)不存在。 回页首 实现视图 视图是一个简单的 Python 方法,它接受一个请求对象,负责实现:
在 Django 中,当一个 URL 被请求时,所调用的 Python 方法称为一个视图(view),这个视图所加载并呈现的页面称为模板(template)。由于这个原因,Django 小组将 Django 称为一个 MVT(model-view-template)框架。另一方面,TurboGears 把自己的方法称作控制器(controller),将所呈现的模板称为视图(view),因此缩写也是 MVC。其区别在于广义的语义,因为它们所实现的内容是相同的。 最简单的视图可能会返回一个使用字符串初始化过的 HttpResponse 对象。创建下面的方法,并生成一个 /jobs HTTP 请求,以确保 urls.py 和 views.py 文件都已经正确设置。 清单 25. jobs/views.py (v1) from django.utils.httpwrappers import HttpResponse def index(request): return HttpResponse("Job Index View") 下面的代码将获取最近的 10 个职位,并通过一个模板呈现出来,然后返回响应。没有 下一节 中的模板文件,这段代码就无法 正常工作。 清单 26. jobs/views.py (v2) from django.template import Context, loader from django.http import HttpResponse from jobs.models import Job from django.template import Context, loader from django.http import HttpResponse from jobs.models import Job def index(request): object_list = Job.objects.order_by('-pub_date')[:10] t = loader.get_template('jobs/job_list.html') c = Context({ 'object_list': object_list, }) return HttpResponse(t.render(c)) 在上面的代码中,模板是由 jobs/job_list.html 字符串进行命名的。该模板是使用名为 object_list 的职位列表的上下文呈现的。所呈现的模板字符串随后被传递到 HTTPResponse 构造器中,后者通过这个框架被发送回请求客户机那里。 加载模板、创建内容以及返回新响应对象的步骤在下面都被 render_to_response 方法取代了。新增内容是详细视图方法使用了一个 get_object_or_404 方法,通过该方法使用所提供的参数获取一个 Job 对象。如果没有找到这个对象,就会触发 404 异常。这两个方法减少了很多 Web 应用程序中的样板代码。 清单 27. jobs/views.py (v3) from django.shortcuts import get_object_or_404, render_to_response from jobs.models import Job def index(request): object_list = Job.objects.order_by('-pub_date')[:10] return render_to_response('jobs/job_list.html', {'object_list': object_list}) def detail(request, object_id): job = get_object_or_404(Job, pk=object_id) return render_to_response('jobs/job_detail.html', {'object': job}) 注意,detail 使用 object_id 作为一个参数。这是前面提到过的 jobs urls.py 文件中 /jobs/ URL 路径后面的数字。它以后会作为主键(pk)传递给 get_object_or_404 方法。 上面的视图仍然会失败,因为它们所加载和呈现的模板(jobs/job_list.html and jobs/job_detail.html)不存在。 回页首 创建模板 Django 提供了一种模板语言,该语言被设计为能够快速呈现且易于使用。Django 模板是利用 {{ variables }} 和 {% tags %} 中嵌入的文本创建的。变量会使用它们表示的值进行计算和替换。标记用来实现基本的控制逻辑。模板可以用来生成任何基于文本的格式,包括 HTML、XML、CSV 和纯文本。 第一个步骤是定义将模板加载到什么地方。为了简便起见,我们需要在 djproject 下面创建一个 templates 目录,并将这个路径添加到 settings.py 的 TEMPLATE_DIRS 条目中: 清单 28. 在 settings.py 中创建一个 templates 目录 TEMPLATE_DIRS = ( '/path/to/devdir/djproject/templates/', ) Django 模板支持称为模板继承(template inheritance)的概念,它允许站点设计人员创建一个统一的外表,而不用替换每个模板的内容。我们可以通过使用块标记定义骨干文档或基础文档来使用继承。这些块标记都是使用一些包含内容的页面模板来填充的。这个例子给出了一个包含称为 title、extrahead 和 content 的块的 HTML 骨干: 清单 29. 骨干文档 templates/base.html Company Site: {% block title %}Page{% endblock %} {% block extrahead %}{% endblock %} {% block content %}{% endblock %} 为 了取消应用程序与项目之间的耦合,我们使用了一个中间基本文件作为 Job 应用程序所有页面文件的基础。对于这个例子来说,为了简便起见,我们将应用程序的 CSS 放到这个基本文件中。在实际的应用程序中,需要有一个正确配置的 Web 服务器,将这个 CSS 提取出来,并将其放到 Web 服务器所服务的静态文件中。 清单 30. 中间基础文件 templates/jobs/base.html {% extends "base.html" %} {% block extrahead %} body { font-style: arial; } h1 { text-align: center; } .job .title { font-size: 120%; font-weight: bold; } .job .posted { font-style: italic; } {% endblock %} 默认情况下,Django 测试服务器并不会为静态文件提供服务,因为这是 Web 服务器的工作。但是在开发过程中,如果您希望 Django 可以提供图像、样式表等,那么请参阅 参考资料 中有关如何激活这个特性的链接。 现在我们要创建视图所加载并呈现的两个页面模板。jobs/job_list.html 模板简单地循环遍历 object_list,它通过索引视图遍历其内容,并显示一个到每条记录的详细页面的链接。 清单 31. templates/jobs/job_list.html 模板 {% extends "jobs/base.html" %} {% block title %}Job List{% endblock %} {% block content %} Job List {% for job in object_list %} {{ job.job_title }} {% endfor %} {% endblock %} jobs/job_detail.html 页面会显示一条称为 job 的记录: 清单 32. templates/jobs/job_detail.html 页面 {% extends "jobs/base" %} {% block title %}Job Detail{% endblock %} {% block content %} Job Detail {{ job.job_title }} - {{ job.location }} Posted: {{ job.pub_date|date:"d-M-Y" }} {{ job.job_description }} {% endblock %} Django 模板语言已经被设计为只能实现有限的功能。这种限制可以为非程序员保持模板的简单性,同时还可以让程序员不会将业务逻辑放到不属于自己的地方,即表示层。请参阅 参考资料 中模板语言文档的链接。 回页首 通用视图 Django 提供了 4 种通用视图(generic view),它们可以让开发人员创建遵循典型模式的应用程序:
我们没有创建样板视图方法,而是将所有的业务逻辑都放入了 urls.py 文件中,它们都由 Django 提供的通用视图进行处理。 清单 33. jobs/urls.py 中的通用视图 from django.conf.urls.defaults import * from jobs.models import Job info_dict = { 'queryset': Job.objects.all(), } urlpatterns = patterns('django.views.generic.list_detail', (r'^$', 'object_list', info_dict), (r'^(?P\d+)/$', 'object_detail', info_dict), ) 这个 urls.py 文件中的 3 个主要变化如下:
这个项目需要遵循一些要求才能让通用视图自动工作:
更多选项可以通过 info_dict 来传递,其中包括指定每个页面中对象个数的 paginate_by 值。 |