Python的秘密基地--[章节9] Python Web 开发

第9章：Python Web 开发

Python 在 Web 开发领域同样占据重要地位，凭借简洁的语法和强大的生态系统，成为了很多开发者首选的语言。本章将介绍如何使用 Python 进行 Web 开发，主要涉及 Flask 和 Django 这两个流行的框架。我们还将讨论如何构建 Web API、数据库交互、以及前后端开发的协作。

9.1 Python Web 开发简介

9.1.1 Web 开发框架

在 Python 中，有多个 Web 开发框架可以选择。根据不同的应用场景，开发者可以选择不同的框架：

Flask：一个轻量级的微框架，适合小型项目和灵活的开发。
Django：一个全功能的框架，适合中大型项目，提供了更完整的功能，内建数据库支持、用户认证、管理界面等。

9.1.2 Web 开发的基本流程

路由与请求处理：定义 URL 路由和请求的处理函数。
模板渲染：根据请求渲染 HTML 页面或 JSON 数据。
数据库交互：使用数据库模型存储和查询数据。
认证与授权：实现用户注册、登录等功能。

9.2 使用 Flask 构建 Web 应用

9.2.1 Flask 简介

Flask 是一个轻量级的 Web 框架，适合快速开发和原型构建。它提供了最基本的功能，灵活度高，开发者可以根据需要集成扩展模块。

9.2.2 Flask 基本项目结构

一个典型的 Flask 项目结构如下：

/myapp
    /app
        __init__.py        # 应用初始化
        routes.py          # 路由定义
        templates/         # HTML 模板
        static/            # 静态文件（如 CSS, JS）
    run.py                 # 启动脚本

9.2.3 创建一个简单的 Flask 应用

# run.py
from app import create_app

app = create_app()

if __name__ == "__main__":
    app.run(debug=True)

# app/__init__.py
from flask import Flask

def create_app():
    app = Flask(__name__)
    
    # 注册蓝图和路由
    from .routes import main
    app.register_blueprint(main)
    
    return app

# app/routes.py
from flask import Blueprint, render_template

main = Blueprint('main', __name__)

@main.route('/')
def home():
    return render_template('index.html')

<!-- app/templates/index.html -->
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Flask Web 应用</title>
</head>
<body>
    <h1>欢迎来到 Flask Web 应用!</h1>
</body>
</html>

运行该项目，访问 http://localhost:5000 即可看到简单的欢迎页面。

9.2.4 Flask 与数据库交互

Flask 与数据库交互通常使用 SQLAlchemy，它是一个 ORM（对象关系映射）工具，可以将数据库表映射为 Python 类，便于进行数据操作。

pip install flask-sqlalchemy

# app/__init__.py
from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy

db = SQLAlchemy()

def create_app():
    app = Flask(__name__)
    app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///site.db'
    db.init_app(app)
    
    from .routes import main
    app.register_blueprint(main)
    
    return app

# app/models.py
from datetime import datetime
from . import db

class Post(db.Model):
    id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
    title = db.Column(db.String(100), nullable=False)
    content = db.Column(db.Text, nullable=False)
    date_posted = db.Column(db.DateTime, default=datetime.utcnow)

# app/routes.py
from flask import render_template
from . import main
from .models import Post

@main.route('/')
def home():
    posts = Post.query.all()  # 获取所有帖子
    return render_template('index.html', posts=posts)

9.3 使用 Django 构建 Web 应用

9.3.1 Django 简介

Django 是一个全栈 Web 框架，提供了很多现成的功能，包括用户认证、管理后台、数据库迁移等。适合中大型项目，内建的数据库 ORM 使得与数据库的交互非常方便。

9.3.2 Django 项目结构

一个典型的 Django 项目结构如下：

/myproject
    /myapp
        __init__.py
        models.py
        views.py
        urls.py
    /templates
    /static
    manage.py

9.3.3 创建 Django 应用

django-admin startproject myproject
cd myproject
django-admin startapp myapp

# myproject/settings.py
INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.admin',
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.sessions',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',
    'myapp',
]

# myapp/models.py
from django.db import models

class Post(models.Model):
    title = models.CharField(max_length=100)
    content = models.TextField()
    date_posted = models.DateTimeField(auto_now_add=True)
    
    def __str__(self):
        return self.title

# 迁移数据库
python manage.py makemigrations
python manage.py migrate

# myapp/views.py
from django.shortcuts import render
from .models import Post

def home(request):
    posts = Post.objects.all()  # 获取所有帖子
    return render(request, 'home.html', {'posts': posts})

# myapp/urls.py
from django.urls import path
from . import views

urlpatterns = [
    path('', views.home, name='home'),
]

# myproject/urls.py
from django.contrib import admin
from django.urls import path, include

urlpatterns = [
    path('admin/', admin.site.urls),
    path('', include('myapp.urls')),
]

<!-- templates/home.html -->
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Django Web 应用</title>
</head>
<body>
    <h1>欢迎来到 Django Web 应用!</h1>
    <ul>
        {% for post in posts %}
            <li>{{ post.title }} - {{ post.date_posted }}</li>
        {% endfor %}
    </ul>
</body>
</html>

运行该项目，访问 http://127.0.0.1:8000 即可查看显示的帖子列表。

9.4 构建 Web API

Web API 是客户端和服务器端进行通信的常见方式。Python 提供了 Flask-RESTful 和 Django Rest Framework (DRF) 来简化 API 的构建。

9.4.1 使用 Flask-RESTful 构建 API

pip install flask-restful

from flask import Flask
from flask_restful import Api, Resource

app = Flask(__name__)
api = Api(app)

class HelloWorld(Resource):
    def get(self):
        return {'message': 'Hello, World!'}

api.add_resource(HelloWorld, '/')

if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True)

访问 http://localhost:5000/ 将返回：

{
    "message": "Hello, World!"
}

9.4.2 使用 Django Rest Framework 构建 API

pip install djangorestframework

# myapp/views.py
from rest_framework.views import APIView
from rest_framework.response import Response

class HelloWorld(APIView):
    def get(self, request):
        return Response({'message': 'Hello, World!'})

# myapp/urls.py
from django.urls import path
from .views import HelloWorld

urlpatterns = [
    path('api/', HelloWorld.as_view(), name='api-home'),
]

9.5 小结

在本章中，我们探讨了：

Flask 和 Django 两个主流 Web 开发框架的特点与用法。
如何使用 Flask 构建简单的 Web 应用、进行数据库操作。
如何使用 Django 构建更复杂的 Web 应用，进行数据库迁移与交互。
构建 Web API 的方式，使用 Flask-RESTful 和 Django Rest Framework