Python网络编程：Web框架根本（Flask/Django）

十念  论坛元老 | 2024-8-22 13:46:24 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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Python作为一种功能强大且易于利用的编程语言，广泛应用于Web开发领域。Python的丰富生态系统中，有两个非常盛行的Web框架：Flask和Django。本博文将详细先容这两个框架的根本知识，并通过综合示例展示怎样利用它们构建Web应用。
一、Flask根本

1.1 Flask简介

Flask是一个轻量级的Web框架，设计简单且易于扩展。Flask遵循WSGI标准，接纳模块化设计，允许开发者根据须要选择和设置组件。
1.2 安装Flask

在安装Flask之前，确保你已经安装了Python。你可以利用以下命令来安装Flask：
  1. pip install Flask
复制代码
1.3 第一个Flask应用

创建一个名为app.py的文件，并添加以下代码：
  1. from flask import Flask
  3. app = Flask(__name__)
  5. @app.route('/')
  6. def home():
  7.     return "Hello, Flask!"
  9. if __name__ == '__main__':
  10.     app.run(debug=True)
复制代码
运行应用：
  1. python app.py
复制代码
在欣赏器中访问http://127.0.0.1:5000/，你会看到“Hello, Flask!”的输出。
1.4 路由和视图函数

Flask通过路由将URL映射到视图函数。视图函数处理请求并返反响应。
  1. @app.route('/hello')
  2. def hello():
  3.     return "Hello, World!"
复制代码
你还可以利用URL变量：
  1. @app.route('/user/<name>')
  2. def user(name):
  3.     return f"Hello, {name}!"
复制代码
1.5 模板渲染

Flask利用Jinja2作为模板引擎。创建一个templates目次，并在其中创建一个名为index.html的文件：
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Home</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>{{ message }}</h1>
  8. </body>
  9. </html>
复制代码
修改视图函数以渲染模板：
  1. from flask import render_template
  3. @app.route('/')
  4. def home():
  5.     return render_template('index.html', message="Hello, Flask!")
复制代码
1.6 表单处理

Flask-WTF扩展提供了对表单处理的支持。首先安装Flask-WTF：
  1. pip install Flask-WTF
复制代码
创建一个表单类：
  1. from flask_wtf import FlaskForm
  2. from wtforms import StringField, SubmitField
  3. from wtforms.validators import DataRequired
  5. class NameForm(FlaskForm):
  6.     name = StringField('Name', validators=[DataRequired()])
  7.     submit = SubmitField('Submit')
复制代码
在视图函数中处理表单：
  1. from flask import Flask, render_template, flash, redirect, url_for
  2. from forms import NameForm
  4. app = Flask(__name__)
  5. app.config['SECRET_KEY'] = 'your_secret_key'
  7. @app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
  8. def home():
  9.     form = NameForm()
  10.     if form.validate_on_submit():
  11.         flash(f'Hello, {form.name.data}!')
  12.         return redirect(url_for('home'))
  13.     return render_template('index.html', form=form
复制代码
在模板中渲染表单：
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Home</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <form method="POST">
  8.         {{ form.hidden_tag() }}
  9.         {{ form.name.label }} {{ form.name() }}
  10.         {{ form.submit() }}
  11.     </form>
  12.     {% with messages = get_flashed_messages() %}
  13.     {% if messages %}
  14.     <ul>
  15.         {% for message in messages %}
  16.         <li>{{ message }}</li>
  17.         {% endfor %}
  18.     </ul>
  19.     {% endif %}
  20.     {% endwith %}
  21. </body>
  22. </html>
复制代码
1.7 数据库集成

Flask-SQLAlchemy扩展提供了对数据库的支持。首先安装Flask-SQLAlchemy：
  1. pip install Flask-SQLAlchemy
复制代码
设置数据库：
  1. from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
  3. app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///app.db'
  4. db = SQLAlchemy(app)
复制代码
定义模型：
  1. class User(db.Model):
  2.     id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
  3.     username = db.Column(db.String(80), unique=True, nullable=False)
  4.     email = db.Column(db.String(120), unique=True, nullable=False)
  6.     def __repr__(self):
  7.         return f'<User {self.username}>'
复制代码
创建数据库：
  1. python
  2. >>> from app import db
  3. >>> db.create_all()
复制代码
1.8 用户认证

Flask-Login扩展提供了对用户认证的支持。首先安装Flask-Login：
  1. pip install Flask-Login
复制代码
设置Flask-Login：
  1. from flask_login import LoginManager, UserMixin, login_user, logout_user, login_required, current_user
  3. login_manager = LoginManager()
  4. login_manager.init_app(app)
  5. login_manager.login_view = 'login'
  7. class User(UserMixin, db.Model):
  8.     # ...
  10. @login_manager.user_loader
  11. def load_user(user_id):
  12.     return User.query.get(int(user_id))
复制代码
定义登录视图：
  1. @app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
  2. def login():
  3.     form = LoginForm()
  4.     if form.validate_on_submit():
  5.         user = User.query.filter_by(username=form.username.data).first()
  6.         if user and user.check_password(form.password.data):
  7.             login_user(user)
  8.             return redirect(url_for('dashboard'))
  9.     return render_template('login.html', form=form)
复制代码
定义登出视图：
  1. @app.route('/logout')
  2. @login_required
  3. def logout():
  4.     logout_user()
  5.     return redirect(url_for('home'))
复制代码
二、Django根本

2.1 Django简介

Django是一个功能全面的Web框架，提供了内置的ORM、表单处理、用户认证、管理配景等功能，适合开发大型复杂的Web应用。
2.2 安装Django

你可以利用以下命令来安装Django：
  1. pip install Django
复制代码
2.3 创建Django项目

利用以下命令创建一个新的Django项目：
  1. django-admin startproject myproject
复制代码
进入项目目次：
  1. cd myproject
复制代码
2.4 应用与路由

在Django中，项目由多个应用组成。利用以下命令创建一个新的应用：
  1. python manage.py startapp myapp
复制代码
在settings.py中添加应用：
  1. INSTALLED_APPS = [
  2.     # ...
  3.     'myapp',
  4. ]
复制代码
设置路由：
  1. from django.contrib import admin
  2. from django.urls import path
  3. from myapp import views
  5. urlpatterns = [
  6.     path('admin/', admin.site.urls),
  7.     path('', views.home, name='home'),
  8. ]
复制代码
定义视图：
  1. from django.shortcuts import render
  3. def home(request):
  4.     return render(request, 'home.html')
复制代码
2.5 模板渲染

Django利用Django模板引擎。创建一个templates目次，并在其中创建一个名为home.html的文件：
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Home</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>Welcome to Django</h1>
  8. </body>
  9. </html>
复制代码
2.6 表单处理

Django提供了强大的表单处理功能。创建一个表单类：
  1. from django import forms
  3. class NameForm(forms.Form):
  4.     name = forms.CharField(label='Your name', max_length=100)
复制代码
在视图中处理表单：
  1. from django.shortcuts import render, redirect
  2. from .forms import NameForm
  4. def home(request):
  5.     if request.method == 'POST':
  6.         form = NameForm(request.POST)
  7.         if form.is_valid():
  8.             # 处理数据
  9.             return redirect('success')
  10.     else:
  11.         form = NameForm()
  12.     return render(request, 'home.html', {'form': form})
复制代码
在模板中渲染表单：
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Home</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <form method="post">
  8.         {% csrf_token %}
  9.         {{ form.as_p }}
  10.         <button type="submit">Submit</button>
  11.     </form>
  12. </body>
  13. </html>
复制代码
2.7 数据库操作

Django内置了ORM，可以轻松地进行数据库操作。定义模型：
  1. from django.db import models
  3. class User(models.Model):
  4.     username = models.CharField(max_length=80, unique=True)
  5.     email = models.EmailField(unique=True)
  7.     def __str__(self):
  8.         return self.username
复制代码
在admin.py中注册模型：
  1. from django.contrib import admin
  2. from .models import User
  4. admin.site.register(User)
复制代码
创建数据库表：
  1. python manage.py makemigrations
  2. python manage.py migrate
复制代码
2.8 用户认证

Django提供了内置的用户认证系统。在settings.py中设置登录URL：
  1. LOGIN_URL = '/login/'
  2. LOGIN_REDIRECT_URL = '/'
复制代码
创建登录视图：
  1. from django.contrib.auth import authenticate, login
  2. from django.shortcuts import render, redirect
  3. from .forms import LoginForm
  5. def login_view(request):
  6.     if request.method == 'POST':
  7.         form = LoginForm(request.POST)
  8.         if form.is_valid():
  9.             username = form.cleaned_data.get('username')
  10.             password = form.cleaned_data.get('password')
  11.             user = authenticate(request, username=username, password=password)
  12.             if user is not None:
  13.                 login(request, user)
  14.                 return redirect('home')
  15.     else:
  16.         form = LoginForm()
  17.     return render(request, 'login.html', {'form': form})
复制代码
创建登出视图：
  1. from django.contrib.auth import authenticate, login
  2. from django.shortcuts import render, redirect
  3. from .forms import LoginForm
  5. def login_view(request):
  6.     if request.method == 'POST':
  7.         form = LoginForm(request.POST)
  8.         if form.is_valid():
  9.             username = form.cleaned_data.get('username')
  10.             password = form.cleaned_data.get('password')
  11.             user = authenticate(request, username=username, password=password)
  12.             if user is not None:
  13.                 login(request, user)
  14.                 return redirect('home')
  15.     else:
  16.         form = LoginForm()
  17.     return render(request, 'login.html', {'form': form})
复制代码
三、Flask与Django的比较

3.1 机动性与功能

Flask是一个微框架，机动性高，实用于中小型项目。它提供了基本的Web开发功能，开发者可以根据需求选择符合的扩展库。
Django是一个功能全面的框架，实用于大型项目。它内置了ORM、表单处理、身份验证、管理配景等功能，淘汰了开发者的工作量。
3.2 学习曲线

Flask的学习曲线较为平缓，适合初学者快速上手。其简单易懂的设计理念使得开发者可以或许快速构建Web应用。
Django的学习曲线相对陡峭，但其强大的功能和一致的设计使得开发大型项目变得更加高效。一旦掌握了Django，开发者可以或许在短时间内构建功能丰富的Web应用。
3.3 社区与文档

Flask和Django都有活跃的社区和丰富的文档。Flask的文档简便明了，Django的文档详尽全面，开发者可以根据需求选择符合的框架。
四、综合示例

4.1 Flask综合示例

创建一个名为flask_app的目次，并在其中创建以下文件：
4.1.1 app.py

  1. from flask import Flask, render_template, redirect, url_for, flash
  2. from flask_sqlalchemy import SQLAlchemy
  3. from flask_wtf import FlaskForm
  4. from wtforms import StringField, PasswordField, SubmitField
  5. from wtforms.validators import DataRequired
  6. from flask_login import LoginManager, UserMixin, login_user, logout_user, login_required, current_user
  8. app = Flask(__name__)
  9. app.config['SECRET_KEY'] = 'your_secret_key'
  10. app.config['SQLALCHEMY_DATABASE_URI'] = 'sqlite:///app.db'
  11. db = SQLAlchemy(app)
  12. login_manager = LoginManager(app)
  13. login_manager.login_view = 'login'
  15. class User(UserMixin, db.Model):
  16.     id = db.Column(db.Integer, primary_key=True)
  17.     username = db.Column(db.String(80), unique=True, nullable=False)
  18.     password = db.Column(db.String(120), nullable=False)
  20.     def __repr__(self):
  21.         return f'<User {self.username}>'
  23. @login_manager.user_loader
  24. def load_user(user_id):
  25.     return User.query.get(int(user_id))
  27. class RegisterForm(FlaskForm):
  28.     username = StringField('Username', validators=[DataRequired()])
  29.     password = PasswordField('Password', validators=[DataRequired()])
  30.     submit = SubmitField('Register')
  32. class LoginForm(FlaskForm):
  33.     username = StringField('Username', validators=[DataRequired()])
  34.     password = PasswordField('Password', validators=[DataRequired()])
  35.     submit = SubmitField('Login')
  37. @app.route('/')
  38. def home():
  39.     return render_template('home.html')
  41. @app.route('/register', methods=['GET', 'POST'])
  42. def register():
  43.     form = RegisterForm()
  44.     if form.validate_on_submit():
  45.         user = User(username=form.username.data, password=form.password.data)
  46.         db.session.add(user)
  47.         db.session.commit()
  48.         flash('You have been registered!', 'success')
  49.         return redirect(url_for('login'))
  50.     return render_template('register.html', form=form)
  52. @app.route('/login', methods=['GET', 'POST'])
  53. def login():
  54.     form = LoginForm()
  55.     if form.validate_on_submit():
  56.         user = User.query.filter_by(username=form.username.data).first()
  57.         if user and user.password == form.password.data:
  58.             login_user(user)
  59.             flash('Login successful!', 'success')
  60.             return redirect(url_for('home'))
  61.     return render_template('login.html', form=form)
  63. @app.route('/logout')
  64. @login_required
  65. def logout():
  66.     logout_user()
  67.     flash('You have been logged out.', 'info')
  68.     return redirect(url_for('home'))
  70. if __name__ == '__main__':
  71.     db.create_all()
  72.     app.run(debug=True)
复制代码
4.1.2 templates/home.html

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Home</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>Welcome to Flask</h1>
  8.     {% if current_user.is_authenticated %}
  9.         <p>Hello, {{ current_user.username }}!</p>
  10.         <a href="{{ url_for('logout') }}">Logout</a>
  11.     {% else %}
  12.         <a href="{{ url_for('login') }}">Login</a>
  13.         <a href="{{ url_for('register') }}">Register</a>
  14.     {% endif %}
  15. </body>
  16. </html>
复制代码
4.1.3 templates/register.html

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Register</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>Register</h1>
  8.     <form method="POST">
  9.         {{ form.hidden_tag() }}
  10.         {{ form.username.label }} {{ form.username() }}
  11.         {{ form.password.label }} {{ form.password() }}
  12.         {{ form.submit() }}
  13.     </form>
  14. </body>
  15. </html>
复制代码
4.1.4 templates/login.html

  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Login</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>Login</h1>
  8.     <form method="POST">
  9.         {{ form.hidden_tag() }}
  10.         {{ form.username.label }} {{ form.username() }}
  11.         {{ form.password.label }} {{ form.password() }}
  12.         {{ form.submit() }}
  13.     </form>
  14. </body>
  15. </html>
复制代码
4.2 Django综合示例

创建一个名为django_app的目次，并在其中创建以下文件：
4.2.1 创建Django项目

  1. django-admin startproject django_app
  2. cd django_app
  3. python manage.py startapp main
复制代码
4.2.2 设置settings.py

在settings.py中添加应用：
  1. INSTALLED_APPS = [
  2.     # ...
  3.     'main',
  4.     'django.contrib.sites',
  5.     'django.contrib.messages',
  6. ]
  8. MIDDLEWARE = [
  9.     # ...
  10.     'django.contrib.sessions.middleware.SessionMiddleware',
  11.     'django.middleware.common.CommonMiddleware',
  12.     'django.middleware.csrf.CsrfViewMiddleware',
  13.     'django.contrib.auth.middleware.AuthenticationMiddleware',
  14.     'django.contrib.messages.middleware.MessageMiddleware',
  15.     'django.middleware.clickjacking.XFrameOptionsMiddleware',
  16. ]
  18. TEMPLATES = [
  19.     {
  20.         'BACKEND': 'django.template.backends.django.DjangoTemplates',
  21.         'DIRS': [BASE_DIR / 'templates'],
  22.         'APP_DIRS': True,
  23.         'OPTIONS': {
  24.             'context_processors': [
  25.                 # ...
  26.                 'django.template.context_processors.request',
  27.             ],
  28.         },
  29.     },
  30. ]
  32. LOGIN_REDIRECT_URL = '/'
  33. LOGOUT_REDIRECT_URL = '/'
复制代码
4.2.3 创建模型

在main/models.py中定义模型：
  1. from django.db import models
  2. from django.contrib.auth.models import AbstractUser
  4. class CustomUser(AbstractUser):
  5.     pass
复制代码
在main/admin.py中注册模型：
  1. from django.contrib import admin
  2. from .models import CustomUser
  4. admin.site.register(CustomUser)
复制代码
4.2.4 创建表单

在main/forms.py中定义表单：
  1. from django import forms
  2. from django.contrib.auth.forms import UserCreationForm, AuthenticationForm
  3. from .models import CustomUser
  5. class CustomUserCreationForm(UserCreationForm):
  6.     class Meta(UserCreationForm.Meta):
  7.         model = CustomUser
  8.         fields = UserCreationForm.Meta.fields + ('email',)
  10. class CustomAuthenticationForm(AuthenticationForm):
  11.     class Meta:
  12.         model
  14. = CustomUser
  15.         fields = ('username', 'password')
复制代码
4.2.5 设置URL和视图

在main/views.py中定义视图：
  1. from django.shortcuts import render, redirect
  2. from django.contrib.auth import login, logout
  3. from .forms import CustomUserCreationForm, CustomAuthenticationForm
  5. def home(request):
  6.     return render(request, 'home.html')
  8. def register(request):
  9.     if request.method == 'POST':
  10.         form = CustomUserCreationForm(request.POST)
  11.         if form.is_valid():
  12.             user = form.save()
  13.             login(request, user)
  14.             return redirect('home')
  15.     else:
  16.         form = CustomUserCreationForm()
  17.     return render(request, 'register.html', {'form': form})
  19. def login_view(request):
  20.     if request.method == 'POST':
  21.         form = CustomAuthenticationForm(request, data=request.POST)
  22.         if form.is_valid():
  23.             user = form.get_user()
  24.             login(request, user)
  25.             return redirect('home')
  26.     else:
  27.         form = CustomAuthenticationForm()
  28.     return render(request, 'login.html', {'form': form})
  30. def logout_view(request):
  31.     logout(request)
  32.     return redirect('home')
复制代码
在django_app/urls.py中设置URL：
  1. from django.contrib import admin
  2. from django.urls import path
  3. from main import views
  5. urlpatterns = [
  6.     path('admin/', admin.site.urls),
  7.     path('', views.home, name='home'),
  8.     path('register/', views.register, name='register'),
  9.     path('login/', views.login_view, name='login'),
  10.     path('logout/', views.logout_view, name='logout'),
  11. ]
复制代码
4.2.6 创建模板

在项目根目次下创建一个templates目次，并在其中创建以下文件：
home.html
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Home</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>Welcome to Django</h1>
  8.     {% if user.is_authenticated %}
  9.         <p>Hello, {{ user.username }}!</p>
  10.         <a href="{% url 'logout' %}">Logout</a>
  11.     {% else %}
  12.         <a href="{% url 'login' %}">Login</a>
  13.         <a href="{% url 'register' %}">Register</a>
  14.     {% endif %}
  15. </body>
  16. </html>
复制代码
register.html
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Register</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>Register</h1>
  8.     <form method="post">
  9.         {% csrf_token %}
  10.         {{ form.as_p }}
  11.         <button type="submit">Register</button>
  12.     </form>
  13. </body>
  14. </html>
复制代码
login.html
  1. <!DOCTYPE html>
  2. <html>
  3. <head>
  4.     <title>Login</title>
  5. </head>
  6. <body>
  7.     <h1>Login</h1>
  8.     <form method="post">
  9.         {% csrf_token %}
  10.         {{ form.as_p }}
  11.         <button type="submit">Login</button>
  12.     </form>
  13. </body>
  14. </html>
复制代码
4.2.7 运行项目

运行项目：
  1. python manage.py runserver
复制代码
在欣赏器中访问http://127.0.0.1:8000/，你会看到Django应用的首页。
五、总结

通过本文的先容，我们了解了Flask和Django两个盛行的Python Web框架的根本知识。Flask作为一个轻量级框架，适合中小型项目，具有较高的机动性。Django作为一个功能全面的框架，适合大型复杂项目，内置了丰富的功能。通过综合示例，我们展示了怎样利用这两个框架构建Web应用，盼望读者可以或许根据自己的需求选择符合的框架，并在实际项目中加以应用。
   作者：Rjdeng
链接：https://juejin.cn/post/7398747326070865929

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