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  • Web框架本质及浅谈HTTP协议

    Web框架本质

    对于所有的Web应用，本质上其实就是一个socket服务端，用户的浏览器其实就是一个socket客户端。

    # ！/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# __Author__ Jianer


import socket
  
def handle_request(client):
    buf = client.recv(1024)
    client.send("HTTP/1.1 200 OK

")
    client.send("Hello, Seven")
  
def main():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.bind(('localhost',8000))
    sock.listen(5)
  
    while True:
        connection, address = sock.accept()
        handle_request(connection)
        connection.close()
  
if __name__ == '__main__':
    main()

    socket流程不细说，关于web框架的一些阐释

    上述通过socket来实现了其本质，而对于真实开发中的python web程序来说，一般会分为两部分：服务器程序和应用程序。服务器程序负责对socket服务器进行封装，并在请求到来时，对请求的各种数据进行整理。应用程序则负责具体的逻辑处理。为了方便应用程序的开发，就出现了众多的Web框架，例如：Django、Flask、web.py 等。不同的框架有不同的开发方式，但是无论如何，开发出的应用程序都要和服务器程序配合，才能为用户提供服务。这样，服务器程序就需要为不同的框架提供不同的支持。这样混乱的局面无论对于服务器还是框架，都是不好的。对服务器来说，需要支持各种不同框架，对框架来说，只有支持它的服务器才能被开发出的应用使用。这时候，标准化就变得尤为重要。我们可以设立一个标准，只要服务器程序支持这个标准，框架也支持这个标准，那么他们就可以配合使用。一旦标准确定，双方各自实现。这样，服务器可以支持更多支持标准的框架，框架也可以使用更多支持标准的服务器。

    WSGI（Web Server Gateway Interface）是一种规范，它定义了使用python编写的web app与web server之间接口格式，实现web app与web server间的解耦。

    python标准库提供的独立WSGI服务器称为wsgiref。

    # ！/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# __Author__ Jianer

from wsgiref.simple_server import make_server


def application(request_info,response_info):
    print(request_info)  # 包装了请求的诸多信息
    response_info('200 OK',[('Content-Type','text/html')])  # 反馈响应信息
    return [b'<h1>Hello World</h1>']

httpd = make_server("127.0.0.1", 8080, application)

# 开启循环监听http请求
httpd.serve_forever()

    自定制Web框架

    通过python标准库提供的独立WSGI服务器可以定制一个简单的小型Web框架

    一、框架

    from wsgiref.simple_server import make_server


def index():
    return b'index'


def login():
    return b'login'


def routers():
    urlpatterns = (
        ('/index/', index),
        ('/login/', login),
    )

    return urlpatterns


def RunServer(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    url = environ['PATH_INFO']
    urlpatterns = routers()
    func = None
    for item in urlpatterns:
        if item[0] == url:
            func = item[1]
            break
    if func:
        return [func()]
    else:
        return [b'404 not found']


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('127.0.0.1',8080,RunServer)
    print("Serving HTTP on port 8080...")
    httpd.serve_forever()

    二、模板

    在上一步骤中，对于所有的login、index均返回给用户浏览器一个简单的字符串，在现实的Web请求中一般会返回一个复杂的符合HTML规则的字符串，所以一般将要返回给用户的HTML写在指定文件中，然后再返回。如下：

    <!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
</head>
<body>
    <h1>Index</h1>

</body>
</html>
    index.html
    <!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title></title>
</head>
<body>
    <form>
        <input type="text" />
        <input type="text" />
        <input type="submit" />
    </form>
</body>
</html>
    login.html

    继而、

    from wsgiref.simple_server import make_server


def index():
    # return 'index'
    f = open('index.html','rb')
    data = f.read()
    return data


def login():
    # return 'login'
    f = open('login.html','rb')
    data = f.read()
    return data


def routers():
    urlpatterns = (
        ('/index/', index),
        ('/login/', login),
    )

    return urlpatterns


def run_server(environ, start_response):
    start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
    url = environ['PATH_INFO']
    urlpatterns = routers()
    func = None
    for item in urlpatterns:
        if item[0] == url:
            func = item[1]
            break
    if func:
        return [func()]
    else:
        return [b'404 not found']


if __name__ == '__main__':
    httpd = make_server('127.0.0.1', 8080, run_server)
    print("Serving HTTP on port 8080...")
    httpd.serve_forever()

    对于上述代码，虽然可以返回给用户HTML的内容以现实复杂的页面，但是还是存在问题：如何给用户返回动态内容？

    代码更新中......

    HTTP协议

    一、简介

    HTTP（hypertext transport protocol），即超文本传输协议。这个协议详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则。

    HTTP就是一个通信规则，通信规则规定了客户端发送给服务器的内容格式，也规定了服务器发送给客户端的内容格式。其实学习的就是这个两个格式！客户端发送给服务器的格式叫“请求协议”；服务器发送给客户端的格式叫“响应协议”。即HTTP基于请求/响应模式。

    • HTTP是无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
    • HTTP是无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

    URL：统一资源定位符，就是一个网址：协议名://域名:端口/路径

    • HTTP是无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
    • HTTP是无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

    二、请求协议

    一个HTTP"客户端"是一个应用程序（Web浏览器或其他任何客户端），通过连接到服务器达到向服务器发送一个或多个HTTP的请求的目的。

    客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式：请求行（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据四个部分组成，下图给出了请求报文的一般格式。

    2012072810301161

    浏览器发送给服务器的内容就这个格式的，如果不是这个格式服务器将无法解读！在HTTP协议中，请求有很多请求方法，其中最为常用的就是GET和POST。

    A、GET请求

    HTTP默认的请求方法就是GET

    • 没有请求体
    • 数据必须在1K之内！
    • GET请求数据会暴露在浏览器的地址栏中

    GET请求常用的操作：

    • 在浏览器的地址栏中直接给出URL，那么就一定是GET请求
    • 点击页面上的超链接也一定是GET请求
    • 提交表单时，表单默认使用GET请求，但可以设置为POST

    如在一个网页中右击检查点击network，可以看到一些请求信息并作出一些解释

    • GET 127.0.0.1:8080/login  HTTP/1.1：GET请求，请求服务器路径为  127.0.0.1:8080/login ，协议为1.1；
    • Host:localhost：请求的主机名为localhost；
    • *User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1; rv:5.0) Gecko/20100101 Firefox/5.0：与浏览器和OS相关的信息。有些网站会显示用户的系统版本和浏览器版本信息，这都是通过获取User-Agent头信息而来的；
    •  Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8：告诉服务器，当前客户端可以接收的文档类型，其实这里包含了*/*，就表示什么都可以接收；
    • Accept-Language: zh-cn,zh;q=0.5：当前客户端支持的语言，可以在浏览器的工具?选项中找到语言相关信息；
    • Accept-Encoding: gzip, deflate：支持的压缩格式。数据在网络上传递时，可能服务器会把数据压缩后再发送；
    • Accept-Charset: GB2312,utf-8;q=0.7,*;q=0.7：客户端支持的编码；
    • Connection: keep-alive：客户端支持的链接方式，保持一段时间链接，默认为3000ms；
    • Cookie: JSESSIONID=369766FDF6220F7803433C0B2DE36D98：因为不是第一次访问这个地址，所以会在请求中把上一次服务器响应中发送过来的Cookie在请求中一并发送去过；这个Cookie的名字为JSESSIONID，然后在讲会话是讲究它！

    B、POST请求

    • 数据不会出现在地址栏中
    • 数据的大小没有上限
    • 有请求体
    • 请求体中如果存在中文，会使用URL编码！
    # 例如：username=%E5%BC%A0%E4%B8%89&password=123

我们都知道Http协议中参数的传输是"key=value"这种简直对形式的，如果要传多个参数就需要用“&”符号对键值对进行分割。如"?name1=value1&name2=value2"，这样在服务端在收到这种字符串的时候，会用“&”分割出每一个参数，然后再用“=”来分割出参数值。

 

针对“name1=value1&name2=value2”我们来说一下客户端到服务端的概念上解析过程: 
  上述字符串在计算机中用ASCII吗表示为： 
  6E616D6531 3D 76616C756531 26 6E616D6532 3D 76616C756532。 
   6E616D6531：name1 
   3D：= 
   76616C756531：value1 
   26：&
   6E616D6532：name2 
   3D：= 
   76616C756532：value2 
   服务端在接收到该数据后就可以遍历该字节流，首先一个字节一个字节的吃，当吃到3D这字节后，服务端就知道前面吃得字节表示一个key，再想后吃，如果遇到26，说明从刚才吃的3D到26子节之间的是上一个key的value，以此类推就可以解析出客户端传过来的参数。

   现在有这样一个问题，如果我的参数值中就包含=或&这种特殊字符的时候该怎么办。 
比如说“name1=value1”,其中value1的值是“va&lu=e1”字符串，那么实际在传输过程中就会变成这样“name1=va&lu=e1”。我们的本意是就只有一个键值对，但是服务端会解析成两个键值对，这样就产生了奇异。

如何解决上述问题带来的歧义呢？解决的办法就是对参数进行URL编码 
   URL编码只是简单的在特殊字符的各个字节前加上%，例如，我们对上述会产生奇异的字符进行URL编码后结果：“name1=va%26lu%3D”，这样服务端会把紧跟在“%”后的字节当成普通的字节，就是不会把它当成各个参数或键值对的分隔符。
    为什么要用URL编码

    POST请求是可以有体的，而GET请求不能有请求体。

    • Referer: http://localhost:8080/hello/index.jsp：请求来自哪个页面，例如你在百度上点击链接到了这里，那么Referer:http://www.baidu.com；如果你是在浏览器的地址栏中直接输入的地址，那么就没有Referer这个请求头了；
    • Content-Type: application/x-www-form-urlencoded：表单的数据类型，说明会使用url格式编码数据；url编码的数据都是以“%”为前缀，后面跟随两位的16进制。
    • Content-Length:13：请求体的长度，这里表示13个字节。
    • keyword=hello：请求体内容！hello是在表单中输入的数据，keyword是表单字段的名字。
    Referer请求头是比较有用的一个请求头，它可以用来做统计工作，也可以用来做防盗链。
统计工作：我公司网站在百度上做了广告，但不知道在百度上做广告对我们网站的访问量是否有影响，那么可以对每个请求中的Referer进行分析，如果Referer为百度的很多，那么说明用户都是通过百度找到我们公司网站的。
防盗链：我公司网站上有一个下载链接，而其他网站盗链了这个地址，例如在我网站上的index.html页面中有一个链接，点击即可下载JDK7.0，但有某个人的微博中盗链了这个资源，它也有一个链接指向我们网站的JDK7.0，也就是说登录它的微博，点击链接就可以从我网站上下载JDK7.0，这导致我们网站的广告没有看，但下载的却是我网站的资源。这时可以使用Referer进行防盗链，在资源被下载之前，我们对Referer进行判断，如果请求来自本网站，那么允许下载，如果非本网站，先跳转到本网站看广告，然后再允许下载。
    Referer的应用

    三、响应协议

    HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

    httpmessage

    • HTTP/1.1 200 OK：响应协议为HTTP1.1，状态码为200，表示请求成功，OK是对状态码的解释；
    • Server:WSGIServer/0.2 CPython/3.5.2：服务器的版本信息；
    • Content-Type: text/html;charset=UTF-8：响应体使用的编码为UTF-8；
    • Content-Length: 724：响应体为724字节；
    • Set-Cookie: JSESSIONID=C97E2B4C55553EAB46079A4F263435A4; Path=/hello：响应给客户端的Cookie；
    • Date: Wed, 25 Sep 2012 04:15:03 GMT：响应的时间，这可能会有8小时的时区差；

    A、状态码

    响应头对浏览器来说很重要，它说明了响应的真正含义。例如200表示响应成功了，302表示重定向，这说明浏览器需要再发一个新的请求。

    • 200：请求成功，浏览器会把响应体内容（通常是html）显示在浏览器中；
    • 404：请求的资源没有找到，说明客户端错误的请求了不存在的资源；
    • 500：请求资源找到了，但服务器内部出现了错误；
    • 302：重定向，当响应码为302时，表示服务器要求浏览器重新再发一个请求，服务器会发送一个响应头Location，它指定了新请求的URL地址；
    • 304： 
      当用户第一次请求index.html时，服务器会添加一个名为Last-Modified响应头，这个头说明了
  index.html的最后修改时间，浏览器会把index.html内容，以及最后响应时间缓存下来。当用户第
  二次请求index.html时，在请求中包含一个名为If-Modified-Since请求头，它的值就是第一次请
  求时服务器通过Last-Modified响应头发送给浏览器的值，即index.html最后的修改时间，
  If-Modified-Since请求头就是在告诉服务器，我这里浏览器缓存的index.html最后修改时间是这个,
  您看看现在的index.html最后修改时间是不是这个，如果还是，那么您就不用再响应这个index.html
  内容了，我会把缓存的内容直接显示出来。而服务器端会获取If-Modified-Since值，与index.html
  的当前最后修改时间比对，如果相同，服务器会发响应码304，表示index.html与浏览器上次缓存的相
  同，无需再次发送，浏览器可以显示自己的缓存页面，如果比对不同，那么说明index.html已经做了修
  改，服务器会响应200。
      View Code

    B、其它响应头

    告诉浏览器不要缓存的响应头：

    • Expires: -1；
    • Cache-Control: no-cache；
    • Pragma: no-cache；

    自动刷新响应头，浏览器会在3秒之后请求http://www.baidu.com：

    • Refresh: 3;url=http://www.baidu.com 

    C、HTML中指定响应头

    在HTMl页面中可以使用<meta http-equiv="" content="">来指定响应头，例如在index.html页面中给出<meta http-equiv="Refresh" content="3;url=http://www.baidu.com">，表示浏览器只会显示index.html页面3秒，然后自动跳转到http://www.baidu.com.
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