如何编写Python Web框架（三）

2023年9月25日 220次阅读 来源: 东风微鸣

如何编写Python Web框架（三）

本文为译文

原文链接: How to write a Python web framework. Part III.

作者: Jahongir Rahmonov

Github仓库: alcazar

在本系列之前的博客文章中，我们开始编写自己的Python框架并实现以下功能：

  • WSGI兼容
  • 请求处理程序
  • 路由：简单和参数化
  • 检查重复的路径
  • 基于类的处理程序
  • 单元测试

在这部分中，我们将为列表添加一些很棒的功能：

  • 测试客户端
  • 添加路径的替代方式（如类似Django的实现）
  • 支持模板

测试客户端

在第2部分中，我们编写了几个单元测试。但是，当我们需要向处理程序发送HTTP请求时，我们停止了，因为我们没有可以执行此操作的测试客户端。我们先添加一个。

到目前为止，在Python中发送HTTP请求最流行的方式是Kenneth Reitz的Requests库。但是，为了能够在单元测试中使用它，我们应该始终启动并运行我们的应用程序（即在运行测试之前启动gunicorn）。原因是Requests只附带一个Transport Adaptter: HTTPAdapter。这违背了单元测试的目的。单元测试应该是自我维持的。对我们来说幸运的是，Sean Brant编写了一个WSGI Transport Adapter，用于创建测试客户端。让我们先编写代码再进行讨论。

:exclamation: 译者注:

先安装2个库:

pip install requests
pip install requests-wsgi-adapter

将以下方法添加到api.py主类API中：

# api.py
...
from requests import Session as RequestsSession
from wsgiadapter import WSGIAdapter as RequestsWSGIAdapter


class API:
    ...

    def test_session(self, base_url="http://testserver"):
        session = RequestsSession()
        session.mount(prefix=base_url, adapter=RequestsWSGIAdapter(self))
        return session

    ...

如此处所述，要使用Requests WSGI Adapter，我们需要将其mount到Session对象。这样，使用test_session,其URL以给定前缀开头的任何请求都将使用给定的RequestsWSGIAdapter。太好了，现在我们可以用test_session来创建一个测试客户端。创建一个conftest.py文件并将api fixture 移动到此文件，使其如下所示：

# conftest.py
import pytest

from api import API


@pytest.fixture
def api():
    return API()

此文件的pytest默认情况下会查找fixture 。现在，让我们在这里创建测试客户端fixture ：

# conftest.py
...

@pytest.fixture
def client(api):
    return api.test_session()

我们的client需要api fixture 并返回我们之前编写的内容test_session。现在我们可以在单元测试中使用这个client fixture 。让我们直接进入test_bumbo.py文件并编写一个单元测试，测试是否client可以发送请求：

# test_bumbo.py
...

def test_bumbo_test_client_can_send_requests(api, client):
    RESPONSE_TEXT = "THIS IS COOL"

    @api.route("/hey")
    def cool(req, resp):
        resp.text = RESPONSE_TEXT

    assert client.get("http://testserver/hey").text == RESPONSE_TEXT

运行单元测试pytest test_bumbo.py并观察。我们看到所有的测试都通过了。让我们为最重要的部分添加几个单元测试：

# test_bumbo.py
...

def test_parameterized_route(api, client):
    @api.route("/{name}")
    def hello(req, resp, name):
        resp.text = f"hey {name}"

    assert client.get("http://testserver/matthew").text == "hey matthew"
    assert client.get("http://testserver/ashley").text == "hey ashley"

这个测试我们在url中发送的参数是否正常工作。

# test_bumbo.py
...

def test_default_404_response(client):
    response = client.get("http://testserver/doesnotexist")

    assert response.status_code == 404
    assert response.text == "Not found."

这个测试如果请求被发送到不存在的路由，则返回404（未找到）响应。

剩下的我会留给你。如果您需要任何帮助，请尝试编写更多测试并在评论中告诉我。以下是单元测试的一些想法：

  • 测试基于类的处理程序GET请求是否正常运行
  • 测试基于类的处理程序POST请求是否正常运行
  • 测试如果使用无效的请求方法，基于类的处理程序返回响应Method Not Allowed.
  • 测试是否正确返回状态码

添加路径的替代方式

现在，这是添加路径的方式：

@api.route("/home")
def handler(req, resp):
    resp.text = "YOLO"

也就是说，路由被添加为装饰器，就像在Flask中一样。有些人可能喜欢Django注册网址的方式。所以，让我们给他们这样添加路径的选择：

def handler(req, resp):
    resp.text = "YOLO"


def handler2(req, resp):
    resp.text = "YOLO2"

api.add_route("/home", handler)
api.add_route("/about", handler2)

add_route方法应该做两件事。检查路径是否已经注册，如果没有，则注册：

# api.py

class API:
    ...

    def add_route(self, path, handler):
        assert path not in self.routes, "Such route already exists."

        self.routes[path] = handler

很简单。这段代码看起来很熟悉吗？这是因为我们已经在route装饰器中编写了这样的代码。我们现在可以遵循DRY原则并在route装饰器中使用add_route方法：

# api.py


class API:
    ...

    def add_route(self, path, handler):
        assert path not in self.routes, "Such route already exists."

        self.routes[path] = handler

    def route(self, pattern):
        def wrapper(handler):
            self.add_route(pattern, handler)
            return handler

    return wrapper

让我们添加一个单元测试来检查它是否正常工作：

# test_bumbo.py

def test_alternative_route(api, client):
    response_text = "Alternative way to add a route"

    def home(req, resp):
        resp.text = response_text

    api.add_route("/alternative", home)

    assert client.get("http://testserver/alternative").text == response_text

运行您的测试，您将看到所有测试都通过。

模板支持

当我实现新的东西时，我喜欢做一些叫做README驱动的开发。这是一种技术，您可以在实施之前记下API是什么样子。让我们来实现。假设我们要在我们的处理程序中使用此模板：

<html>
    <header>
        <title>{{ title }}</title>
    </header>

    <body>
        The name of the framework is {{ name }}
    </body>

</html>

{{ title }}和{{ name }}是从处理程序发送的变量，这是处理程序的样子：

api = API(templates_dir="templates")

@api.route("/template")
def handler(req, resp):
    resp.body = api.template("index.html", context={"title": "Awesome Framework", "name": "Alcazar"})

我希望它尽可能简单，所以我只需要一个方法，将模板名和上下文作为参数，并用给定的参数呈现该模板。另外，我们希望模板目录可以像上面一样配置。

通过设计API，我们现在可以实现它。

对于模板支持，我认为Jinja2是最佳选择。它是一个现代的，设计师友好的Python模板语言，模仿Django的模板。所以，如果你知道Django, 那么使用Jinja2应该感觉一样。

Jinja2使用称为模板Environment的中心对象。我们将在应用程序初始化和借助此Environment 加载模板的基础上配置此环境。以下是如何创建和配置一个：

from jinja2 import Environment, FileSystemLoader

templates_env = Environment(loader=FileSystemLoader(os.path.abspath("templates")))

FileSystemLoader从文件系统加载模板。此加载程序可以在文件系统上的文件夹中查找模板，并且是加载它们的首选方法。它将模板目录的路径作为参数。现在我们可以这样使用templates_env：

templates_env.get_template("index.html").render({"title": "Awesome Framework", "name": "Alcazar"})

既然我们了解了Jinja2中的所有工作原理，那么我们就将其添加到我们自己的框架中。首先，让我们安装jinja2：

pip install Jinja2

然后，在我们的API类的__init__方法中创建Environment 对象：

# api.py
from jinja2 import Environment, FileSystemLoader
import os


class API:
    def __init__(self, templates_dir="templates"):
        self.routes = {}

        self.templates_env = Environment(loader=FileSystemLoader(os.path.abspath(templates_dir)))

    ...

我们做了几乎与上面相同的事情，除了我们为templates_dir提供了一个默认值，templates以便用户不必写它。现在我们有了实现我们之前设计的template方法的所有方法：

# api.py

class API:
    def template(self, template_name, context=None):
        if context is None:
            context = {}

        return self.templates_env.get_template(template_name).render(**context)

我认为这里没有必要解释任何事情。你唯一想知道的是为什么我给了context一个默认值None，检查它是否是None，然后将值设置为空字典{}。你可能会说我可以在声明中给它默认值{}。但是dict它是一个可变对象，在Python中将可变对象设置为默认值是一种不好的做法。在这里阅读更多相关信息。

随着一切准备就绪，我们可以创建模板和处理程序。首先，创建templates文件夹：

mkdir templates

通过执行touch templates/index.html创建文件index.html并将以下内容放入：

<html>
    <header>
        <title>{{ title }}</title>
    </header>

    <body>
        <h1>The name of the framework is {{ name }}</h1>
    </body>

</html>

现在我们可以在我们的app.py创建处理程序：

# app.py

@app.route("/template")
def template_handler(req, resp):
    resp.body = app.template("index.html", context={"name": "Alcazar", "title": "Best Framework"})

就是这样（好吧，差不多）。启动gunicorn然后访问http://localhost:8000/template。你会看到一个大大的Internal Server Error。那是因为resp.body期望bytes, 而我们的template方法返回一个unicode字符串。因此，我们需要对其进行编码：

# app.py

@api.route("/template")
def template_handler(req, resp):
    resp.body = app.template("index.html", context={"name": "Alcazar", "title": "Best Framework"}).encode()

重新启动gunicorn，你将看到我们的模板的所有荣耀。在后续的文章中，我们将不再需要encode并使我们的API更漂亮。

结论

我们在这篇文章中实现了三个新功能：

  • 测试客户端
  • 添加路径的替代方式（如Django的实现方式）
  • 支持模板

请务必在评论中告诉我们应该在本系列中实现的其他功能。对于下一部分，我们肯定会添加对静态文件的支持，但我不确定我们应该添加哪些其他功能。

在这里看看第一部分
在这里看看第二部分

稍微提醒一下，这个系列是基于我为学习目的而编写的Alcazar框架。如果你喜欢这个系列，请在这儿查看博客中的内容，一定要通过star该repo来表达你的喜爱。

Fight on!

    原文作者：东风微鸣
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/53fcfd5cc3ac
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