Flask依赖和启动流程回顾

时间：2024-01-24 07:44:21

flask 有两个核心依赖库：werkzeug 和 jinja，而 werkzeug 又是两者中更核心的。

werkzeug

werkzeug负责核心的逻辑模块，比如路由、请求和应答的封装、WSGI 相关的函数等；
werkzeug 的定位并不是一个 web 框架，而是HTTP 和 WSGI相关的工具集，可以用来编写 web 框架，也可以直接使用它提供的一些帮助函数。

Werkzeug is an HTTP and WSGI utility library for Python.

werkzeug 提供了 python web WSGI 开发相关的功能：

  • 路由处理：怎么根据请求中的 url 找到它的处理函数
  • request 和 response 封装：可以更好地读取 request 的数据，也容易生成响应
  • 一个自带的 WSGI server，可以用来测试环境运行自己的应用

比如，我们可以使用 werkzeug 编写一个简单的 hello world 的 WSGI app：

from werkzeug.wrappers import Request, Response

def application(environ, start_response):
    request = Request(environ)
    text = 'Hello %s!' % request.args.get('name', 'World')
    response = Response(text, mimetype='text/plain')
    return response(environ, start_response)

除了和 web WSGI 相关的功能，werkzeug 还实现了很多非常有用的数据结构和函数。比如用来处理一个 key 对应多个值的MultiDict，不支持修改的字典ImmutableDict，可以缓存类属性的 cache_property 等等

jinjia

Jinja功能比较丰富，支持unicode 解析、自动 HTML escape 防止 XSS 攻击、继承、变量、过滤器、流程逻辑支持、python 代码逻辑集成等等。具体的功能和使用请参考官网的文档，这里就不介绍了

flask 应用启动流程

WSGI
WSGI中有一个非常重要的概念：每个 python web 应用都是一个可调用（callable）的对象。在 flask 中，这个对象就是 app = Flask(__name__)创建出来的 app，就是下图中的绿色 Application 部分。要运行 web 应用，必须有web server，比如我们熟悉的 apache、nginx ，或者 python 中的 gunicorn，我们下面要讲到的 werkzeug 提供的 WSGIServer，它们是下图的黄色 Server 部分。
在这里插入图片描述
Server 和 Application 之间怎么通信，就是 WSGI的功能。它规定了 app(environ, start_response)的接口，server 会调用 application，并传给它两个参数：environ 包含了请求的所有信息，start_response是 application 处理完之后需要调用的函数，参数是状态码、响应头部还有错误信息

WSGI application 非常重要的特点是：它是可以嵌套的。换句话说，我可以写个 application，它做的事情就是调用另外一个 application，然后再返回（类似一个 proxy）。一般来说，嵌套的最后一层是业务应用，中间就是 middleware。这样的好处是，可以解耦业务逻辑和其他功能，比如限流、认证、序列化等都实现成不同的中间层，不同的中间层和业务逻辑是不相关的，可以独立维护；而且用户也可以动态地组合不同的中间层来满足不同的需求

应用启动 app.run()

def run(self, host=None, port=None, debug=None, **options):
    """Runs the application on a local development server."""
    from werkzeug.serving import run_simple

    # 如果host 和 port 没有指定，设置 host 和 port 的默认值 127.0.0.1 和 5000
    if host is None:
        host = '127.0.0.1'
    if port is None:
        server_name = self.config['SERVER_NAME']
        if server_name and ':' in server_name:
            port = int(server_name.rsplit(':', 1)[1])
        else:
            port = 5000

    # 调用 werkzeug.serving 模块的 run_simple 函数，传入收到的参数
    # 注意第三个参数传进去的是 self，也就是要执行的 web application
    try:
        run_simple(host, port, self, **options)
    finally:
        self._got_first_request = False

这个方法的内容非常简单：处理一下参数，然后调用 werkzeug 的 run_simple。需要注意的是：run_simple 的第三个参数是 self，也就是我们创建的Flask() application。WSGI server 监听在指定的端口，收到 HTTP 请求的时候解析为 WSGI 格式，然后调用 app 去执行处理的逻辑。对应的执行逻辑在werkzeug.serving:WSGIRequestHandler 的 run_wsgi 中有这么一段代码：

def execute(app):
    #执行可调用的app
    application_iter = app(environ, start_response)
    try:
        for data in application_iter:
            write(data)
        if not headers_sent:
            write(b'')
    finally:
        if hasattr(application_iter, 'close'):
            application_iter.close()
            application_iter = None

要调用 app 实例，那么它就需要定义了 call 方法，我们找到 flask.app：Flask 对应的内容

def __call__(self, environ, start_response):
    """Shortcut for :attr:`wsgi_app`."""
    return self.wsgi_app(environ, start_response)

def wsgi_app(self, environ, start_response):
    """The actual WSGI application.
    """
    # 创建请求上下文，并把它压栈。
    ctx = self.request_context(environ)
    ctx.push()
    error = None

    try:
        try:
            # 正确的请求处理路径，会通过路由找到对应的处理函数
            response = self.full_dispatch_request()
        except Exception as e:
            # 错误处理，默认是 InternalServerError 错误处理函数，客户端会看到服务器 500 异常
            error = e
            response = self.handle_exception(e)
        return response(environ, start_response)
    finally:
        if self.should_ignore_error(error):
            error = None
        # 不管处理是否发生异常，都需要把栈中的请求 pop 出来
        ctx.auto_pop(error)

继续往后看，full_dsipatch_request的代码如下：

def full_dispatch_request(self):
    """Dispatches the request and on top of that performs request
    pre and postprocessing as well as HTTP exception catching and
    error handling.
    """
    self.try_trigger_before_first_request_functions()
    try:
        request_started.send(self)
        rv = self.preprocess_request()
        if rv is None:
            rv = self.dispatch_request()
    except Exception as e:
        rv = self.handle_user_exception(e)
    return self.finalize_request(rv)

这段代码最核心的内容是 dispatch_request，加上请求的 hooks 处理和错误处理的内容。
self.dispatch_request()返回的是处理函数的返回结果（比如 hello world 例子中返回的字符串），finalize_request 会把它转换成 Response 对象

在 dispatch_request 之前我们看到 reprocess_request，之后看到 finalize_request，它们里面包括了请求处理之前和处理之后的很多 hooks 。这些 hooks 包括：

  • 第一次请求处理之前的 hook 函数，通过 before_first_request定义
  • 每个请求处理之前的 hook 函数，通过 before_request定义
  • 每个请求正常处理之后的 hook 函数，通过 after_request 定义
  • 不管请求是否异常都要执行的 teardown_request hook 函数
    dispatch_request 要做的就是找到我们的处理函数，并返回调用的结果，也就是路由的过程
    def dispatch_request(self):
        ......省略.....
        return self.view_functions[rule.endpoint](**req.view_args)

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