Python笔记18（Django之中间件）

一、中间件介绍

1、前戏

我们在前面的课程中已经学会了给视图函数加装饰器来判断是用户是否登录，把没有登录的用户请求跳转到登录页面。我们通过给几个特定视图函数加装饰器实现了这个需求。但是以后添加的视图函数可能也需要加上装饰器，这样是不是稍微有点繁琐。

学完今天的内容之后呢，我们就可以用更适宜的方式来实现类似给所有请求都做相同操作的功能了。

2、中间件介绍

官方的说法：中间件是一个用来处理Django的请求和响应的框架级别的钩子。它是一个轻量、低级别的插件系统，用于在全局范围内改变Django的输入和输出。每个中间件组件都负责做一些特定的功能。

但是由于其影响的是全局，中间件不宜添加过多，功能过于复杂，否则会增加请求的响应时间。

说的直白一点中间件是帮助我们在视图函数执行之前和执行之后都可以做一些额外的操作，它本质上就是一个自定义类，类中定义了几个方法，Django框架会在请求的特定的时间去执行这些方法。

我们一直都在使用中间件，只是没有注意到而已，打开Django项目的Settings.py文件，看到下图的MIDDLEWARE配置项。

# settings.py
MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
]

MIDDLEWARE配置项是一个列表，列表中是一个个字符串，这些字符串其实是一个个类，也就是一个个中间件。

3、自定义中间件示例

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin


class MD1(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        print("MD1里面的 process_request")

    def process_response(self, request, response):
        print("MD1里面的 process_response")
        return response

二、中间件的使用

1、五个常用的方法

主要记忆：执行时间、执行顺序、参数和返回值

1）process_request(self,request)   

process_request有一个参数，就是request，它的返回值可以是None也可以是HttpResponse对象。返回值是None的话，按正常流程继续走，交给下一个中间件处理，如果是HttpResponse对象，Django将不执行视图函数，而将相应对象返回给浏览器。

     1. 执行时间
      在执行视图函数之前执行
     2. 执行顺序
      按照注册的顺序执行
     3. 参数和返回值
      1. request参数和视图函数中是同一个对象
      2. 返回值：
       1. 返回None:请求继续往后执行
       2. 返回响应对象：请求就结束了，要返回响应了

新建一个middlewares.py文件：

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin


class MD1(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        print("MD1里面的 process_request")


class MD2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        print("MD2里面的 process_request")
        pass

在settings.py的MIDDLEWARE配置项中注册上述两个自定义中间件：

MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    'middlewares.MD1',  # 自定义中间件MD1
    'middlewares.MD2'  # 自定义中间件MD2

此时，我们访问一个视图，会发现终端中打印如下内容：

MD1里面的 process_request
MD2里面的 process_request
app01 中的 index视图

2）process_response(self, request, response)       

它有两个参数，一个是request，一个是response，request就是上述例子中一样的对象，response是视图函数返回的HttpResponse对象。该方法的返回值也必须是HttpResponse对象。

     1. 执行时间
      视图函数执行之后（拿到响应对象之后）
     
     2. 执行顺序
      按照注册的倒序执行
     3. 参数和返回值
      1. 参数：request请求对象
         response:响应对象
      2. 返回值：
       只能返回响应对象
        1. 返回默认的
        2. 自己生成一个响应对象返回 

给上述的M1和M2加上process_response方法：

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin


class MD1(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        print("MD1里面的 process_request")

    def process_response(self, request, response):
        print("MD1里面的 process_response")
        return response


class MD2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        print("MD2里面的 process_request")
        pass

    def process_response(self, request, response):
        print("MD2里面的 process_response")
        return response

访问一个视图，看一下终端的输出：

MD1里面的 process_request
MD2里面的 process_request
app01 中的 index视图
MD2里面的 process_response
MD1里面的 process_response

3）process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs)

     1. 执行时间
      　　Django会在调用视图函数之前调用process_view方法。，在urls.py找到将要执行的视图函数之后
     2. 执行顺序
      　　注册的顺序执行
      
     3. 参数和返回值
      　　1. 参数：
　　　　　　request是HttpRequest对象。

　　　　　　view_func是Django即将使用的视图函数。 （它是实际的函数对象，而不是函数的名称作为字符串。）

　　　　　　view_args是将传递给视图的位置参数的列表.

　　　　　　view_kwargs是将传递给视图的关键字参数的字典。 view_args和view_kwargs都不包含第一个视图参数（request）。

      　　2. 返回值：
       　　　　1. 返回None:继续往后执行
       　　　　2. 返回响应对象，直接跳出，按照process_response方法的顺序执行
    给MD1和MD2添加process_view方法:

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin


class MD1(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        print("MD1里面的 process_request")

    def process_response(self, request, response):
        print("MD1里面的 process_response")
        return response

    def process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs):
        print("-" * 80)
        print("MD1 中的process_view")
        print(view_func, view_func.__name__)


class MD2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        print("MD2里面的 process_request")
        pass

    def process_response(self, request, response):
        print("MD2里面的 process_response")
        return response

    def process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs):
        print("-" * 80)
        print("MD2 中的process_view")
        print(view_func, view_func.__name__)

访问index视图函数，看一下输出结果：

MD1里面的 process_request
MD2里面的 process_request
--------------------------------------------------------------------------------
MD1 中的process_view
<function index at 0x000001DE68317488> index
--------------------------------------------------------------------------------
MD2 中的process_view
<function index at 0x000001DE68317488> index
app01 中的 index视图
MD2里面的 process_response
MD1里面的 process_response

4） process_template_response(self,request,response)

process_template_response是在视图函数执行完成后立即执行，但是它有一个前提条件，那就是视图函数返回的对象有一个render()方法（或者表明该对象是一个TemplateResponse对象或等价方法）。

     1. 执行时间：
      1. 视图函数之后，并且返回的响应对象是要有render方法
     2. 执行顺序：
      1. 按照注册的倒序执行
     3. 返回值：
      1. 对传递过来的响应对象，调用其render方法，把返回值向后继续传递

class MD1(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        print("MD1里面的 process_request")

    def process_response(self, request, response):
        print("MD1里面的 process_response")
        return response

    def process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs):
        print("-" * 80)
        print("MD1 中的process_view")
        print(view_func, view_func.__name__)

    def process_exception(self, request, exception):
        print(exception)
        print("MD1 中的process_exception")
        return HttpResponse(str(exception))

    def process_template_response(self, request, response):
        print("MD1 中的process_template_response")
        return response


class MD2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        print("MD2里面的 process_request")
        pass

    def process_response(self, request, response):
        print("MD2里面的 process_response")
        return response

    def process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs):
        print("-" * 80)
        print("MD2 中的process_view")
        print(view_func, view_func.__name__)

    def process_exception(self, request, exception):
        print(exception)
        print("MD2 中的process_exception")

    def process_template_response(self, request, response):
        print("MD2 中的process_template_response")
        return response

views.py中：

def index(request):
    print("app01 中的 index视图")

    def render():
        print("in index/render")
        return HttpResponse("O98K")
    rep = HttpResponse("OK")
    rep.render = render
    return rep

访问index视图，终端输出的结果：

MD2里面的 process_request
MD1里面的 process_request
--------------------------------------------------------------------------------
MD2 中的process_view
<function index at 0x000001C111B97488> index
--------------------------------------------------------------------------------
MD1 中的process_view
<function index at 0x000001C111B97488> index
app01 中的 index视图
MD1 中的process_template_response
MD2 中的process_template_response
in index/render
MD1里面的 process_response
MD2里面的 process_response

5）process_exception(self, request, exception)

这个方法只有在视图函数中出现异常了才执行，它返回的值可以是一个None也可以是一个HttpResponse对象。如果是HttpResponse对象，Django将调用模板和中间件中的process_response方法，并返回给浏览器，否则将默认处理异常。如果返回一个None，则交给下一个中间件的process_exception方法来处理异常。它的执行顺序也是按照中间件注册顺序的倒序执行。

     1. 执行时间：
      1. 当视图函数中抛出异常的时候才执行
     2. 执行顺序：
      1. 注册的倒序
     3. 参数和返回值
      exception：视图函数中抛出的异常
      返回响应对象，就跳出按照process_response方法的顺序执行

 给MD1和MD2添加上这个方法：

from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin


class MD1(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        print("MD1里面的 process_request")

    def process_response(self, request, response):
        print("MD1里面的 process_response")
        return response

    def process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs):
        print("-" * 80)
        print("MD1 中的process_view")
        print(view_func, view_func.__name__)

    def process_exception(self, request, exception):
        print(exception)
        print("MD1 中的process_exception")


class MD2(MiddlewareMixin):
    def process_request(self, request):
        print("MD2里面的 process_request")
        pass

    def process_response(self, request, response):
        print("MD2里面的 process_response")
        return response

    def process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs):
        print("-" * 80)
        print("MD2 中的process_view")
        print(view_func, view_func.__name__)

    def process_exception(self, request, exception):
        print(exception)
        print("MD2 中的process_exception")

如果视图函数中无异常，process_exception方法不执行。

想办法，在视图函数中抛出一个异常：

def index(request):
    print("app01 中的 index视图")
    raise ValueError("呵呵")
    return HttpResponse("O98K")

在MD1的process_exception中返回一个响应对象：

class MD1(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        print("MD1里面的 process_request")

    def process_response(self, request, response):
        print("MD1里面的 process_response")
        return response

    def process_view(self, request, view_func, view_args, view_kwargs):
        print("-" * 80)
        print("MD1 中的process_view")
        print(view_func, view_func.__name__)

    def process_exception(self, request, exception):
        print(exception)
        print("MD1 中的process_exception")
        return HttpResponse(str(exception))  # 返回一个响应对象

看输出结果：

MD2里面的 process_request
MD1里面的 process_request
--------------------------------------------------------------------------------
MD2 中的process_view
<function index at 0x0000022C09727488> index
--------------------------------------------------------------------------------
MD1 中的process_view
<function index at 0x0000022C09727488> index
app01 中的 index视图
呵呵
MD1 中的process_exception
MD1里面的 process_response
MD2里面的 process_response

注意，这里并没有执行MD2的process_exception方法，因为MD1中的process_exception方法直接返回了一个响应对象。

备注：以上方法的返回值可以是None或一个HttpResponse对象，如果是None，则继续按照django定义的规则向后继续执行，如果是HttpResponse对象，则直接将该对象返回给用户。

三、中间件的执行流程

上一部分，我们了解了中间件中的5个方法，它们的参数、返回值以及什么时候执行，现在总结一下中间件的执行流程。

请求到达中间件之后，先按照正序执行每个注册中间件的process_reques方法，process_request方法返回的值是None，就依次执行，如果返回的值是HttpResponse对象，不再执行后面的process_request方法，而是执行当前对应中间件的process_response方法，将HttpResponse对象返回给浏览器。也就是说：如果MIDDLEWARE中注册了6个中间件，执行过程中，第3个中间件返回了一个HttpResponse对象，那么第4,5,6中间件的process_request和process_response方法都不执行，顺序执行3,2,1中间件的process_response方法。

process_request方法都执行完后，匹配路由，找到要执行的视图函数，先不执行视图函数，先执行中间件中的process_view方法，process_view方法返回None，继续按顺序执行，所有process_view方法执行完后执行视图函数。加入中间件3 的process_view方法返回了HttpResponse对象，则4,5,6的process_view以及视图函数都不执行，直接从最后一个中间件，也就是中间件6的process_response方法开始倒序执行。

process_template_response和process_exception两个方法的触发是有条件的，执行顺序也是倒序。总结所有的执行流程如下：

四、示例（限制用户访问我网站的频率，一分钟最多访问3次）

settings.py

MIDDLEWARE = [
    'django.middleware.security.SecurityMiddleware',
    'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
    'django.middleware.common.CommonMiddleware',
    'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
    'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
    'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
    'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
    'mymiddleware.XianZhi',
]

mymiddleware.py

"""
自定义中间件
"""
from django.utils.deprecation import MiddlewareMixin
from django.shortcuts import HttpResponse
import time

D = {}


# WHITE_LIST = ['/test/']


class XianZhi(MiddlewareMixin):

    def process_request(self, request):
        # 限制访问频率
        # 当前请求的IP
        # print(request.META)
        ip = request.META.get("REMOTE_ADDR")
        now = time.time()
        # print(ip)

        # if request.path_info in WHITE_LIST:
        #     return None

        if ip not in D:
            D[ip] = []
        # 拿到当前ip的访问历史记录
        history = D[ip]
        # 不能遍历列表的同时又操作列表的元素个数
        # for record in history:
        #     if now - record > 60:

        while history and now - history[-1] > 10:
            history.pop()

        if len(history) >= 3:
            return HttpResponse("滚~")
        else:
            history.insert(0, now)

urls.py

from django.conf.urls import url
from django.contrib import admin
from app01 import views

urlpatterns = [
    url(r'^admin/', admin.site.urls),
    url(r'^test/', views.test),
]

views.py

from django.shortcuts import render, HttpResponse


# Create your views here.


def test(request):
    """
    将要执行的视图函数的注释...
    :param request:
    :return:
    """
    print("这是test视图函数")
    print(id(request))
    return HttpResponse("o98k")