HTTP格式
HTTP協議是基於TCP和IP協議的。HTTP協議是一種文本協議。
每個HTTP請求和響應都遵循相同的格式，一個HTTP包含Header和Body兩部分，其中Body是可選的。
HTTP請求格式：
GET：
GET /path HTTP/1.1
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3
POST：
POST /path HTTP/1.1
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3
body data goes here...
Header部分每行用\r\n換行，每行里鍵名和鍵值之間以: 分割，注意冒號后有個空格。
當遇到\r\n\r\n時，Header部分結束，后面的數據全部是Body。
HTTP響應格式：
200 OK
Header1: Value1
Header2: Value2
Header3: Value3
body data goes here...
HTTP響應如果包含body，也是通過\r\n\r\n來分隔的。
請再次注意，Body的數據類型由
Content-Type頭來確定，如果是網頁，Body就是文本，如果是圖片，Body就是圖片的二進制數據。
Body數據是可以被壓縮的，如果看到Content-Encoding，說明網站使用了壓縮。最常見的壓縮方式是gzip。
WSGI接口
了解了HTTP協議的格式后，我們可以理解一個Web應用的本質：
1、瀏覽器發送HTTP請求給服務器；
2、服務器接收請求后，生成HTML；
3、服務器把生成的HTML作為HTTP響應的body返回給瀏覽器；
4、瀏覽器接收到HTTP響應后，解析HTTP里body並顯示。
接受HTTP請求、解析HTTP請求、發送HTTP響應實現起來比較復雜，有專門的服務器軟件來實現，例如Nginx，Apache。我們要做的就是專注於生成HTML文檔。
Python里也提供了一個比較底層的WSGI（Web Server Gateway Interface）接口來實現TCP連接、HTTP原始請求和響應格式。實現了該接口定義的內容，就可以實現類似Nginx、Apache等服務器的功能。
WSGI接口定義要求Web開發者實現一個函數，就可以響應HTTP請求，示例：
def application(environ, start_response):
start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
return [b'<h1>Hello, web!</h1>']
這是一個簡單的文本版本的Hello, web!。
上面的application()函數就是符合WSGI標准的一個HTTP處理函數，它接收兩個參數：
environ：一個包含所有HTTP請求信息的dict對象；
start_response：一個發送HTTP響應的函數。
有了WSGI，我們關心的就是如何從environ這個dict對象拿到HTTP請求信息，然后構造HTML，通過start_response()發送Header，最后返回Body。
整個application()函數本身沒有涉及到任何解析HTTP的部分，即底層代碼不需要自己編寫，只負責在更高層次上考慮如何響應請求就可以了。
但是，application()函數由誰來調用呢？因為這里的參數environ、start_response我們沒法提供，返回的bytes也沒法發給瀏覽器。
application()函數必須由WSGI服務器來調用。
有很多符合WSGI規范的服務器，Python提供了一個最簡單的WSGI服務器，可以把我們的Web應用程序跑起來。這個模塊叫wsgiref，它是用純Python編寫的WSGI服務器的參考實現。所謂“參考實現”是指該實現完全符合WSGI標准，但是不考慮任何運行效率，僅供開發和測試使用。
運行WSGI服務
有了wsgiref，我們可以非常快的實現一個簡單的web服務器：
# coding: utf-8
from wsgiref.simple_server import make_server
def application(environ, start_response):
print(environ)
start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
return [b'<h1>Hello web!</h1>']
print('HTTP server is running on http://127.0.0.1:9999')
# 創建一個服務器，IP地址可以為空，端口是9999，處理函數是application:
httpd = make_server('', 9999, application)
httpd.serve_forever()
運行后訪問http://127.0.0.1:9999/，會看到：
Hello web!
擴展知識：
make_server()里第一個參數如果為空，實際等效於0.0.0.0，表示監聽本地所有ip地址（包括127.0.0.1）。
通過Chrome瀏覽器的控制台，我們可以查看到瀏覽器請求和服務器響應信息：
# 請求信息：
GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:9999
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/50.0.2661.102 Safari/537.36
Accept-Encoding: gzip, deflate, sdch
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6
Cookie: _ga=GA1.1.948200530.1463673425
# 響應信息：
HTTP/1.0 200 OK
Date: Sun, 12 Feb 2017 05:20:31 GMT
Server: WSGIServer/0.2 CPython/3.4.3
Content-Type: text/html
Content-Length: 19
<h1>Hello web!</h1>
我們再看終端的輸出信息：
$ python user_wsgiref_server.py
HTTP server is running on http://127.0.0.1:9999
127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:18:38] "GET / HTTP/1.1" 200 19
127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:18:39] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 200 19
如果我們打印environ參數信息，會看到如下值：
{
"SERVER_SOFTWARE": "WSGIServer/0.1 Python/2.7.5",
"SCRIPT_NAME": "",
"REQUEST_METHOD": "GET",
"SERVER_PROTOCOL": "HTTP/1.1",
"HOME": "/root",
"LANG": "en_US.UTF-8",
"SHELL": "/bin/bash",
"SERVER_PORT": "9999",
"HTTP_HOST": "dev.banyar.cn:9999",
"HTTP_UPGRADE_INSECURE_REQUESTS": "1",
"XDG_SESSION_ID": "64266",
"HTTP_ACCEPT": "text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8",
"wsgi.version": "0",
"wsgi.errors": "",
"HOSTNAME": "localhost",
"HTTP_ACCEPT_LANGUAGE": "zh-CN,zh;q=0.8,en;q=0.6",
"PATH_INFO": "/",
"USER": "root",
"QUERY_STRING": "",
"PATH": "/usr/local/php/bin:/usr/local/php/sbin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin",
"HTTP_USER_AGENT": "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/50.0.2661.102 Safari/537.36",
"HTTP_CONNECTION": "keep-alive",
"SERVER_NAME": "localhost",
"REMOTE_ADDR": "192.168.0.101",
"wsgi.url_scheme": "http",
"CONTENT_LENGTH": "",
"GATEWAY_INTERFACE": "CGI/1.1",
"CONTENT_TYPE": "text/plain",
"REMOTE_HOST": "",
"HTTP_ACCEPT_ENCODING": "gzip, deflate, sdch"
}
為顯示方便，已精簡部分信息。有了環境變量信息，我們可以對程序做些修改，可以動態顯示內容：
def application(environ, start_response):
print(environ['PATH_INFO'])
start_response('200 OK', [('Content-Type', 'text/html')])
body = '<h1>Hello %s!</h1>' % (environ['PATH_INFO'][1:] or 'web' )
return [body.encode('utf-8')]
以上使用了environ里的PATH_INFO的值。我們在瀏覽器輸入http://127.0.0.1:9999/python，瀏覽器會顯示：
Hello python!
終端的輸出信息：
$ python user_wsgiref_server.py
HTTP server is running on http://127.0.0.1:9999
/python
127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:54:57] "GET /python HTTP/1.1" 200 22
/favicon.ico
127.0.0.1 - - [12/Feb/2017 13:54:58] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 200 27
web框架
實際項目開發中，我們不可能使用swgiref來實現服務器，因為WSGI提供的接口雖然比HTTP接口高級了不少，但和Web App的處理邏輯比，還是比較低級。我們需要使用成熟的web框架。
由於用Python開發一個Web框架十分容易，所以Python有上百個開源的Web框架。部分流行框架：
Flask：輕量級Web應用框架；
Django：全能型Web框架；
web.py：一個小巧的Web框架；
Bottle：和Flask類似的Web框架；
Tornado：Facebook的開源異步Web框架
Flask
Flask是一個使用 Python 編寫的輕量級 Web 應用框架。其 WSGI 工具箱采用 Werkzeug ，模板引擎則使用 Jinja2 。
安裝非常簡單：
pip install flask
控制台輸出：
Collecting flask
Downloading Flask-0.12-py2.py3-none-any.whl (82kB)
100% |████████████████████████████████| 92kB 163kB/s
Collecting itsdangerous>=0.21 (from flask)
Downloading itsdangerous-0.24.tar.gz (46kB)
100% |████████████████████████████████| 51kB 365kB/s
Collecting click>=2.0 (from flask)
Downloading click-6.7-py2.py3-none-any.whl (71kB)
100% |████████████████████████████████| 71kB 349kB/s
Collecting Jinja2>=2.4 (from flask)
Downloading Jinja2-2.9.5-py2.py3-none-any.whl (340kB)
100% |████████████████████████████████| 348kB 342kB/s
Collecting Werkzeug>=0.7 (from flask)
Downloading Werkzeug-0.11.15-py2.py3-none-any.whl (307kB)
100% |████████████████████████████████| 317kB 194kB/s
Collecting MarkupSafe>=0.23 (from Jinja2>=2.4->flask)
Downloading MarkupSafe-0.23.tar.gz
Building wheels for collected packages: itsdangerous, MarkupSafe
Running setup.py bdist_wheel for itsdangerous ... done
Successfully built itsdangerous MarkupSafe
Installing collected packages: itsdangerous, click, MarkupSafe, Jinja2, Werkzeug, flask
Successfully installed Jinja2-2.9.5 MarkupSafe-0.23 Werkzeug-0.11.15 click-6.7 flask-0.12 itsdangerous-0.24
安裝完flask會同時安裝依賴模塊：itsdangerous, click, MarkupSafe, Jinja2, Werkzeug。
現在我們來寫個簡單的登錄功能，主要是三個頁面：
- 首頁，顯示
home字樣； - 登錄頁，地址
/login，有登錄表單； - 登錄后的歡迎頁面，如果登錄成功，提示歡迎語，否則提示用戶名不正確。
那么一共有3個URL：
- GET /：首頁，返回Home；
- GET /login：登錄頁，顯示登錄表單；
- POST /login：處理登錄表單，顯示登錄結果。
user_flask_app.py
# coding: utf-8
from flask import Flask
from flask import request
app = Flask(__name__)
# 首頁
@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def home():
return '<h1>Home</h1><p><a href="/login">去登錄</a></p>'
# 登錄頁
@app.route('/login', methods=['get'])
def login():
return '''<form action="/login" method="post">
<p>用戶名：<input name="username"></p>
<p>密碼：<input name="password" type="password"></p>
<p><button type="submit">登錄</button></p>
</form>'''
# 登錄頁處理
@app.route('/login', methods=['post'])
def do_login():
# 從request對象讀取表單內容：
param = request.form
if(param['username'] == 'yjc' and param['password'] == 'yjc'):
return '歡迎您 %s !' % param['username']
else:
return '用戶名或密碼不正確。'
pass
if __name__ == '__main__':
# run()方法參數可以都為空，使用默認值
app.run('', 5000)
我們可以打開：http://localhost:5000/ 看效果。實際的Web App應該拿到用戶名和口令后，去數據庫查詢再比對，來判斷用戶是否能登錄成功。
通過代碼我們可以發現，Flask通過Python的裝飾器在內部自動地把URL和函數給關聯起來。
注意代碼里同一個URL/login分別有GET和POST兩種請求，可以映射到兩個處理函數中。
使用模板
Web框架讓我們從編寫底層WSGI接口拯救出來了，極大的提高了我們編寫程序的效率。
但代碼里嵌套太多的html讓整個代碼易讀性變差，使程序變得復雜。我們需要將后端代碼邏輯與前端html分離出來。這就是傳說中的MVC：Model-View-Controller，中文名“模型-視圖-控制器”。
Controller負責業務邏輯，比如檢查用戶名是否存在，取出用戶信息等等；
View負責顯示邏輯，通過簡單地替換一些變量，View最終輸出的就是用戶看到的HTML。
'Model'負責數據的獲取，如從數據庫查詢用戶信息等。Model簡單可以理解為數據。
那么就是：Model獲取數據，Controlle處理業務邏輯，View顯示數據。
現在，我們把上次直接輸出字符串作為HTML的例子用MVC模式改寫一下：
# coding: utf-8
from flask import Flask,request,render_template
app = Flask(__name__)
# 首頁
@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def home():
return render_template('home.html')
# 登錄頁
@app.route('/login', methods=['get'])
def login():
return render_template('login.html', param = [])
# 登錄頁處理
@app.route('/login', methods=['post'])
def do_login():
param = request.form
if(param['username'] == 'yjc' and param['password'] == 'yjc'):
return render_template('welcome.html', username = param['username'])
else:
return render_template('login.html', msg = '用戶名或密碼不正確。', param = param)
pass
if __name__ == '__main__':
app.run('', 5000)
Flask通過render_template()函數來實現模板的渲染。和Web框架類似，Python的模板也有很多種。Flask默認支持的模板是jinja2。
模板頁面：
home.html
<h1>Home</h1><p><a href="/login">去登錄</a></p>
login.html
{% if msg %}
<p style="color:red;">{{ msg }}</p>
{% endif %}
<form action="/login" method="post">
<p>用戶名：<input name="username" value="{{ param.username }}"></p>
<p>密碼：<input name="password" type="password"></p>
<p><button type="submit">登錄</button></p>
</form>
welcome.html
<p>歡迎您， {{ username }} !</p>
項目目錄：
user_flask_app
|-- templates
|-- home.html
|-- login.html
|-- welcome.html
|-- user_flask_app.py
render_template()函數第一個參數是模板名，默認是templates目錄下。后面的參數是傳給模板的變量。變量的值可以是數字、字符串、列表等等。
在Jinja2模板中，我們用{{ name }}表示一個需要替換的變量。很多時候，還需要循環、條件判斷等指令語句，在Jinja2中，用{% ... %}表示指令。
比如循環輸出頁碼：
{% for i in page_list %}
<a href="/page/{{ i }}">{{ i }}</a>
{% endfor %}
除了Jinja2，常見的模板還有：
Mako：用<% ... %>和${xxx}的一個模板；
Cheetah：也是用<% ... %>和${xxx}的一個模板；
Django：Django是一站式框架，內置一個用{% ... %}和{{ xxx }}的模板。