关于我
一个有思想的程序猿，终身学习实践者，目前在一个创业团队任team lead，技术栈涉及Android、Python、Java和Go，这个也是我们团队的主要技术栈。
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接上一篇的话题，继续阅读Flask的源码，来看一下这个框架路由原理。
0x00 路由原理
首先看下Flask的简易用法
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello():
return f'Hello, World!'
if __name__ == '__main__':
app.run()
在Flask中是使用@app.route这个装饰器来实现url和方法之间的映射的。
Flask.route
打开route方法
def route(self, rule, **options):
"""这个方法的注释非常详细，为了避免代码篇幅过长，这里省略注释"""
def decorator(f):
self.add_url_rule(rule, f.__name__, **options)
self.view_functions[f.__name__] = f
return f
return decorator
在route方法中有两个参数rule和options。rule是url规则，options参数主要是werkzeug.routing.Rule类使用。 方法内部还定义decorator方法，将url路径规则，和方法名称对应关系保存起来，然后将函数方法名与函数对象也对应的保存到一个字典中。
Flask.add_url_rule
def add_url_rule(self, rule, endpoint, **options):
options['endpoint'] = endpoint
options.setdefault('methods', ('GET',))
self.url_map.add(Rule(rule, **options))
这个方法的注释也是很详细的，大概的意思如果定义了一个方法
@app.route('/')
def index():
pass
等价于
def index():
pass
app.add_url_rule('index', '/')
app.view_functions['index'] = index
最后调用url_map.add方法将rule和option构造成Rule添加到一个Map对象中。
Rule
Rule表示url规则，它是在werkzeug函数库中定义的类。
url_map是一个自定义的Map对象。它的目的就是实现url与方法之间映射关系。
Map.add
def add(self, rulefactory):
"""Add a new rule or factory to the map and bind it. Requires that the
rule is not bound to another map.
:param rulefactory: a :class:`Rule` or :class:`RuleFactory`
"""
for rule in rulefactory.get_rules(self):
rule.bind(self)
self._rules.append(rule)
self._rules_by_endpoint.setdefault(rule.endpoint, []).append(rule)
self._remap = True
在add方法中就调用了rule中的bind方法，这里才是真正实现绑定的逻辑。
Rule.bind
def bind(self, map, rebind=False):
"""Bind the url to a map and create a regular expression based on
the information from the rule itself and the defaults from the map.
:internal:
"""
if self.map is not None and not rebind:
raise RuntimeError('url rule %r already bound to map %r' %
(self, self.map))
# 将url与map对应起来，即将map保存在rule对象自身的map属性上
self.map = map
if self.strict_slashes is None:
self.strict_slashes = map.strict_slashes
if self.subdomain is None:
self.subdomain = map.default_subdomain
rule = self.subdomain + '|' + (self.is_leaf and self.rule or self.rule.rstrip('/'))
self._trace = []
self._converters = {}
self._weights = []
regex_parts = []
for converter, arguments, variable in parse_rule(rule):
if converter is None:
regex_parts.append(re.escape(variable))
self._trace.append((False, variable))
self._weights.append(len(variable))
else:
convobj = get_converter(map, converter, arguments)
regex_parts.append('(?P<%s>%s)' % (variable, convobj.regex))
self._converters[variable] = convobj
self._trace.append((True, variable))
self._weights.append(convobj.weight)
self.arguments.add(str(variable))
if convobj.is_greedy:
self.greediness += 1
if not self.is_leaf:
self._trace.append((False, '/'))
if not self.build_only:
regex = r'^%s%s$' % (
u''.join(regex_parts),
(not self.is_leaf or not self.strict_slashes) and
'(?<!/)(?P<__suffix__>/?)' or ''
)
self._regex = re.compile(regex, re.UNICODE)
在bind方法中的for循环中调用了parse_url方法，这是一个生成器函数，它使用正则进行并yield回一个元组。这个方法的细节还是挺多的，但这里我们抓住主脉络，先把整体流程搞清楚。
在Flask启动时从装饰器route开始就把会把url和响应的函数方法对应起来。
调用逻辑为
Flask.route -> Flask.add_url_rule -> Map.add -> Rule.bind
0x01 响应请求
当服务启动之后，Flask会默认开启一个Web服务器，便于开发调试，而实际环境中可能会使用nginx+gunicorn等工具进行部署。由于部署不是本节主题，我们还是专注于客户端请求是如何响应的。
在上一篇我们知道Flask通过Werkzeug函数库中的run_simple方法将服务启动了。
当客户端发送请求时这个方法会被执行
Flask.wsgi_app
def wsgi_app(self, environ, start_response):
"""The actual WSGI application. This is not implemented in
`__call__` so that middlewares can be applied:
app.wsgi_app = MyMiddleware(app.wsgi_app)
:param environ: a WSGI environment
:param start_response: a callable accepting a status code, a list of headers and an optional
exception context to start the response
"""
with self.request_context(environ):
rv = self.preprocess_request()
if rv is None:
rv = self.dispatch_request()
response = self.make_response(rv)
response = self.process_response(response)
return response(environ, start_response)
environ 是Web服务器传递过来的参数，request_context(environ)会创建一个请求上下文实例，通过预处理preprocess_request之后就会进入分发请求dispatch_request，然后是执行响应make_response和process_response，最后返回response。
这里我们重点关注dispatch_request。
Flask.dispatch_request
def dispatch_request(self):
"""Does the request dispatching. Matches the URL and returns the
return value of the view or error handler. This does not have to
be a response object. In order to convert the return value to a
proper response object, call :func:`make_response`.
"""
try:
endpoint, values = self.match_request()
return self.view_functions[endpoint](**values)
except HTTPException as e:
handler = self.error_handlers.get(e.code)
if handler is None:
return e
return handler(e)
except Exception as e:
handler = self.error_handlers.get(500)
if self.debug or handler is None:
raise
return handler(e)
这个方法的核心就是match_request，通过匹配客户端请求的url规则找到对应函数方法。
Flask.match_request
def match_request(self):
"""Matches the current request against the URL map and also
stores the endpoint and view arguments on the request object
is successful, otherwise the exception is stored.
"""
rv = _request_ctx_stack.top.url_adapter.match()
request.endpoint, request.view_args = rv
return rv
匹配完成后就会调用self.view_functions[endpoint](**values)来执行对应函数方法，并返回函数的返回值。
如果上述dispatch_request没有匹配到url规则，则会执行error_handlers字典中找到对应的错误码执行handler方法。
至此url路由规则匹配过程就完成了。
0x02 总结一下
在Flask启动后会把route装饰器解析后，把url规则与函数方法进行对应保存。
在客户端请求时，Flask.wsgi_app方法会被执行，并开始匹配url找到对应的方法，执行后将结果返回。